DE102018111926A1

DE102018111926A1 - Gemische, Funktionsmaterial, Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Funktionsmaterials und Bauelements

Info

Publication number: DE102018111926A1
Application number: DE102018111926.7A
Authority: DE
Inventors: Klaus Höhn; Reinhard Streitel
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Es wird ein Gemisch angegeben, wobei das Gemisch ein cycloaliphatisches Epoxidharz, einen kationischen Beschleuniger und zumindest einen Reaktivverdünner und/oder zumindest einen Alkohol umfassst. Außerdem wird ein Funktionsmaterial angebeben und ein Bauelement (10), welches ein Substrat (1) und das Funktionsmaterial (2) umfasst, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Funktionsmaterials und ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements.

Description

Es wird ein Gemisch, ein zweites Gemisch, ein Funktionsmaterial, ein Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung des Funktionsmaterials und des Bauelements angegeben.
Aus dem Stand der Technik sind Gemische auf Basis von Epoxidharzen bekannt, die gehärtet werden können und dabei eine kationische Polymerisation durchlaufen. Am Ende wird ein Funktionsmaterial erhalten, das beispielsweise in Form von Schichten in Bauelementen zum Einsatz kommen kann.
Die bisher bekannten Gemische auf Basis von Epoxidharzen, erlauben es jedoch nicht Funktionsmaterialien zu erhalten, die sich in Form einer Schicht mit einer Schichtdicke von weniger als 5 µm abscheiden lassen. Stattdessen ermöglichen die bisher bekannten Gemische lediglich die Herstellung von Schichten mit einer Schichtdicke größer als 5 µm. Für viele Arten von Bauelementen sind jedoch Schichten auf Basis von Epoxidharzen wünschenswert, die eine möglichst geringe Schichtdicke aufweisen. Außerdem besteht ein hoher Bedarf an Funktionsmaterialien, die auch in Form von Schichten mit einer Dicke von kleiner als 5 µm eine hohe thermische Stabilität aufweisen.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin ein Gemisch auf der Basis von Epoxidharzen anzugeben, das die Bildung von Funktionsmaterialien gestattet, die eine gute thermische Stabilität aufweisen und bei Bedarf als Schichten mit einer Schichtdicke von kleiner als 5 µm ausgestaltet werden können.
Diese und weitere Aufgaben werden unter anderem durch ein Gemisch, gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, durch ein zweites Gemisch gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, durch ein Funktionsmaterial gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung und durch ein Bauelement gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung sowie durch ein Verfahren zur Herstellung des Funktionsmaterials und des Bauelements gemäß einem fünften und sechsten Aspekt der Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt ein Gemisch umfassend

- ein cycloaliphatisches Epoxidharz,
- einen kationischen Beschleuniger,
- und zumindest einen Reaktivverdünner und/oder zumindest einen Alkohol.

Unter einem Gemisch ist hierbei insbesondere eine Mischung zu verstehen, die zumindest ein cylcoaliphatische Epoxidharz, zumindest einen kationischen Beschleuniger und entweder zumindest einen Reaktivverdünner, oder zumindest einen Alkohol, oder beides (d.h. zumindest einen Reaktivverdünner und zumindest einen Alkohol) aufweist.
Der Begriff cycloaliphatisches Epoxidharz meint in diesem Zusammenhang ein Ausgangsmaterial für eine kationische Polymerisation, insbesondere ein Monomer, das eine kationische Polymerisation durchlaufen kann. Das cycloaliphatische Epoxidharz weist zumindest zwei Epoxidgruppen auf, sowie zumindest ein cycloaliphatisches Strukturelement.
Unter einem cycloaliphatischen Strukturelement sind insbesondere gesättigte oder ungesättigte cyclische Strukturelemente auf Kohlenwasserstoffbasis zu verstehen. Bevorzugt ist unter einem cycloaliphatischen Strukturelement ein Strukturelement zu verstehen, das nicht aromatisch ist. Beispielsweise kann es sich bei dem cycloaliphatischen Strukturelement um ein Cycloalkan, wie etwa ein C5 bis C10-Cylcoalkan, z.B. Cyclohexan handeln. Beispielsweise kann zumindest eine der Epoxidgruppen des Monomers zwei Kohlenstoffatome mit zwei Kohlenstoffatomen des cycloaliphatischen Strukturelements gemein haben.
Unter einem kationischen Beschleuniger (bzw. kationischem Initiator) ist ein Stoff zu verstehen, der eine kationische Polymerisation beschleunigt oder in Gang setzt.
Das Gemisch aufweisend das cylcoaliphatische Epoxidharz und den kationischen Beschleuniger kann also eine kationische Polymerisation durchlaufen. Man spricht auch von einer Härtung des Gemisches. Im Zuge der Härtung entsteht aus dem Gemisch ein Funktionsmaterial.
Unter einem Reaktivverdünner ist ein Stoff zu verstehen, der die Viskosität des Gemisches herabsetzt und/oder bei der anschließenden Härtung zumindest teilweise mit dem cycloaliphatischen Epoxidharz reagieren kann und so Teil des Funktionsmaterials werden kann.
Der zumindest eine Alkohol kann ebenfalls die Viskosität des Gemisches herabsetzten und/oder im Zuge der Härtung zumindest teilweise mit dem cycloaliphatischen Epoxidharz reagieren und so Teil des Funktionsmaterials werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Gemisch handelt es sich um ein sogenanntes einkomponentiges Gemisch. Dadurch, dass das cycloaliphatische Epoxidharz und der kationische Beschleuniger gemeinsam in dem Gemisch vorliegen, kann eine kationische Polymerisation und damit die Härtung des Gemisches durch Bestrahlen, z.B. mit UV-Strahlung, und/oder durch ein Erwärmen des Gemisches, in Gang gesetzt werden. Dies ist anders als bei zweikomponentigen Systemen, die es erforderlich machen vor der Härtung zwei Komponenten miteinander zu vermischen, von denen die eine Komponente ein Epoxidharz und die andere Komponente einen kationischen Beschleuniger enthält.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass durch das Vorliegen von zumindest einem Reaktivverdünner und/oder zumindest einem Alkohol in dem Gemisch erreicht werden kann, aus dem Gemisch ein Funktionsmaterial im Zuge der Härtung herzustellen, das als Schicht mit einer besonders dünnen Schichtdicke ausgebildet werden kann. Das Gemisch ermöglicht es also Schichten mit einer deutlich dünneren Schichtdicke herzustellen, als dies beim Einsatz herkömmlicher Gemische auf Epoxidbasis möglich ist. Beispielsweise lassen sich Schichtdicken von weniger als 5 µm erzielen. Es lassen sich also Schichtdicken im Bereich weniger Mikrometer bis hin zu Schichtdicken im SubMikrometerbereich erzielen.
Gleichzeitig weisen Funktionsmaterialien, die durch Härtung des erfindungsgemäßen Gemisches erhalten werden, eine besonders hohe Glasübergangstemperatur, beispielsweise höher als 180°C auf. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass eine hohe Glasübergangstemperatur von Funktionsmaterialien günstig für die Stabilität von Bauteilen ist, die diese Funktionsmaterialien enthalten. Viele Bauteile etwa aus dem Bereich der Elektrotechnik heizen sich bei ihrer Fertigung, bei der Montage oder im Betrieb auf. Beispielsweise sind Bauteile hohen Temperaturen ausgesetzt, wenn sie gelötet werden. Wenn ein Bauteil ein Funktionsmaterial mit hinreichend hoher Glasübergangstemperatur aufweist, ist das Funktionsmaterial weniger empfindlich gegenüber Wärme. Dies wirkt sich günstig auf die thermische Stabilität des Funktionsmaterials und des Bauteils aufweisend das Funktionsmaterial aus.
Das erfindungsgemäße Gemisch ermöglicht somit die Herstellung von besonders dünnen Schichten eines Funktionsmaterials. Es ist aber auch möglich aus dem Gemisch Funktionsmaterialien mit anderer Geometrie herzustellen. Die Anwendung des Gemisches ist nicht auf die Herstellung von Schichten begrenzt, obgleich es sich besonders für die Verwendung zur Herstellung dünner Schichten eignet.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gemisches können Funktionsmaterialien für verschiedenartige Anwendungen erhalten werden. Sie eignen sich beispielsweise für den Einsatz in elektronischen und optoelektronischen Bauelementen. Durch die über das erfindungsgemäße Gemisch zugänglichen dünnen Schichtdicken ist eine Miniaturisierung insbesondere von Vielschichtbauteilen (bzw. Bauteilen aufweisend Stapelaufbauten) möglich, die eine Vielzahl von Schichten aufweisend das Funktionsmaterial enthalten, das aus dem Gemisch erhalten werden kann. Beispielsweise können so Vielschichtbauelemente bzw. Stapelaufbauten erhalten werden, die insgesamt eine Dicke von maximal 75 µm oder weniger aufweisen. Außerdem ist bei manchen elektronischen und optoelektronischen Bauelementen ein guter Wärmetransport in manchen Bereichen des Bauelements entscheidend. Dünne Schichten können diesen Wärmetransport entscheidend verbessern, da sie den thermischen Widerstand verringern und somit eine geringere Barriere für die Wärme darstellen als dickere Schichten.
Im Folgenden werden bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gemisches angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das cycloaliphatische Epoxidharz eine Viskosität zwischen 150 und 400 mPas auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das cycloaliphatische Epoxidharz zumindest ein Strukturelement der folgenden Formel auf:
Hier und im Folgenden steht
für eine Anbindungsstelle innerhalb des cycloaliphatischen Epoxidharzes.
Bevorzugt weist das cycloaliphatische Epoxidharz zumindest zwei oder genau zwei Strukturelemente der soeben genannten Formel auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das cycloaliphatische Epoxidharz zumindest eine Carbalkoxygruppe (Carbonsäureestergruppe) auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die zumindest zwei oder genau zwei Strukturelemente, der zuvor genannten Ausführungsform durch ein weiteres Strukturelement aufweisend eine Carbalkoxygruppe miteinander verknüpft.
Gemäß zumindest einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem cycloaliphatischen Epoxidharz um 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat mit der Formel:
Erfindungsgemäße Gemische aufweisend 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat als cycloaliphatisches Epoxidharz ermöglichen die Herstellung von transparenten und vergilbungsstabilen Funktionsmaterialien mit hoher Glasübergangstemperatur, die sich für viele verschiedene Anwendungen eignen. Sogar bei Temperaturen von 150°C sind Schichten aus derartigen Funktionsmaterialien noch vergilbungsstabil. 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat (CAS 2386-87-0) ist kommerziell erhältlich und somit leicht zugänglich (z.B. als CY179-1CH).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gemisches ist der Anteil des cycloaliphatischen Epoxidharzes bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches größer als 75 Gew.%, bevorzugt größer als 80 Gew.%, weiter bevorzugt größer als 85 Gew.%, z.B. größer als 88 Gew.%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des cycloaliphatischen Epoxidharzes bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches größer als 75 Gew.% und zugleich kleiner als 98 Gew.%, bevorzugt größer als 80 Gew.% und zugleich kleiner als 95 Gew.%, weiter bevorzugt größer als 85 Gew.% und zugleich kleiner als 95 Gew.%, z.B. größer als 88 Gew.% und zugleich kleiner als 94 Gew.%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der kationische Beschleuniger ein thermischer Initiator, d.h. er setzt die kationische Polymerisation bei Erwärmen in Gang. Beispielsweise kann der kationische Beschleuniger bei einer Temperatur ab 100°C die Polymerisation bzw. Vernetzung des cycloaliphatischen Epoxidharzes einleiten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem kationischen Beschleuniger um einen UV-Initiator, der unter UV-Strahlung, beispielsweise UVA-Strahlung, die Polymerisation des cylcoaliphatischen Epoxidharzes einleitet. Insbesondere kationische Beschleuniger auf Basis von Aryl-Verbindungen lassen sich durch UVA-Strahlung aktivieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird als kationischer Beschleuniger eine Kombination aus thermischen und UV-Initiatoren eingesetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der kationische Beschleuniger ausgewählt aus der Gruppe umfassend Benzyl-Sulfoniumderivate, Aryl-Sulfoniumderivate. Genauso können auch nicht Schwefel basierte kationische Beschleuniger verwendet werden, wie z.B. Iodonium-Salze.
Insbesondere weist der kationische Beschleuniger ein Kation auf, bei dem es sich um das Kation eines Benzyl-Sulfoniumderivates oder eines Aryl-Sulfoniumderivates handelt und zudem weist er ein Anion als Gegenion auf.
Bevorzugt ist das Anion ausgewählt aus der Gruppe der Anionen BF₄ ^-, PF₆ ^-, SbF₆ ^-, AsF₆ ^-. Genauso können auch nicht Fluor basierte Anionen verwendet werden, wie z.B. ClO₄ ^-.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem kationischen Beschleuniger um Benzylthiolanium-Hexafluoroantimonat oder um Diphenyl(4-Phenylthiophenyl)sulfonium-Hexafluoroantimonat oder eine Kombination aus beiden. Benzylthiolanium-Hexafluoroantimonat (CAS 87301-55-1) ist kommerziell erhältlich und eignet sich insbesondere für die thermische Härtung. Diphenyl(4-Phenylthiophenyl)sulfonium-Hexafluoroantimonat (CAS 403-500-0) ist ebenfalls kommerziell erhältlich und kann zum An- oder Aushärten, z.B. unter Einsatz von UVA-Bestrahlungslampen, verwendet werden. Es eignet sich besonders zum Nachhärten von möglichen Schattenzonen, bei Temperaturen ab 130°C.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der kationische Beschleuniger als Feststoff oder gelöst in Carbonatlösungsmitteln, wie z.B. einer 50%-igen Propylencarbonatlösung eingesetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des kationischen Beschleunigers bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches zwischen 0,2 bis 3,0 Gew.%, bevorzugt zwischen 0,5 bis 2,5 Gew.%, weiter bevorzugt zwischen 0,5 und 2,0 Gew.%. Bei höheren Anteilen ist keine nennenswerte Steigerung der Polymerisationsgeschwindigkeit mehr festzustellen. Bei zu geringen Anteilen nimmt dagegen die Polymerisationsgeschwindigkeit ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält das Gemisch zumindest einen Reaktivverdünner. Die Erfinder haben festgestellt, dass mit Hilfe des Reaktivverdünners ein Funktionsmaterial erhalten werden kann, das weniger hart und weniger spröde ist und sich folglich besser verarbeiten lässt. Außerdem ermöglicht die Anwesenheit des Reaktivverdünners besonders dünne Schichten zu erhalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Reaktivverdünner um ein mono- oder mehrfachfunktionelles aliphatisches oder cycloaliphatisches Epoxidharz.
Unter einem monofunktionellen Epoxidharz ist dabei ein Epoxidharz zu verstehen, das nur eine einzige Epoxidgruppe aufweist, während ein mehrfachfunktionelles Epoxidharz zumindest zwei, genau zwei oder mehr Epoxidgruppen aufweist. Das aliphatische oder cycloaliphatische Epoxidharz ist hier zu verstehen als Ausgangsmaterial für eine kationische Polymerisation, insbesondere kann es sich um ein Monomer handeln, das mit dem cycloaliphatischen Epoxidharz des erfindungsgemäßen Gemisches reagiert. Bevorzugt werden niederviskose mono- und mehrfachfunktionelle aliphatische und cycloaliphatische Epoxidharze verwendet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Reaktivverdünner eine Struktur gemäß einer der beiden allgemeinen Formeln auf:

R^a ist ausgewählt aus der Gruppe der folgenden Reste:
- - lineares, oder verzweigtes Alkyl, bevorzugt lineares oder verzweigtes C₆-C₂₀-Alkyl, weiter bevorzugt lineares oder verzweigtes C₈-C₁₄-Alkyl;
- - substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Phenyl, weiter bevorzugt Alkyl substituiertes Phenyl, beispielsweise mit tert-Butyl substituiertes Phenyl.
R^b ist ausgewählt aus der Gruppe der folgenden Reste:
- - lineares oder verzweigtes oder cyclisches Alkylen, bevorzugt lineares oder verzweigtes oder cyclisches C₄-C₁₂-Alkylen, weiter bevorzugt lineares oder verzweigtes oder cyclisches C₄-C₈-Alkylen;
- - substituiertes oder unsubstituiertes Arylen, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Phenylen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Reaktivverdünner um einen monofunktionellen C₈-C₁₀-Alkyl-Glycidylether oder einen C₁₂-C₁₄-Alkyl-Glycidylether.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Reaktivverdünner ausgewählt aus der Gruppe der folgenden Verbindungen:
2-Ethylhexylglycidylether,
Octylglycidylether,
Nonylglycidylether,
Decylglycidylether,
Dodecylglycidylether,
Tridecylglycidylether,
Tetradecylglycidylether,
tert-Butylphenylglycidylether,
Butandioldiglycidylether,
Hexandioldiglycidylether,
Neopentylglycoldiglycidylether,
cyclo-Hexandimethyloldiglycidylether,
oder Kombinationen davon.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des Reaktivverdünners weniger oder gleich 15 Gew.%, bevorzugt weniger oder gleich 10 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des Reaktivverdünners zwischen 0 und 15 Gew.%, bevorzugt zwischen 0,1 und 15 Gew.%, weiter bevorzugt zwischen 1 und 10 Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 3 und 8 Gew.%, z.B. 5 Gew.% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Reaktivverdünner so gewählt, dass er nach dem Härten nicht mehr vorliegt. Das bedeutet der Reaktivverdünner wird so gewählt, dass er reagiert und/oder beim Härten bzw. Trocknen verdampft. Im Ergebnis liegt im fertigen Funktionsmaterial kein nicht-reagierter Reaktivverdünner mehr vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem zumindest einen Alkohol um einen aliphatischen oder cycloaliphatischen mono- oder mehrfachfunktionellen Alkohol.
Unter einem monofunktionellen Alkohol ist dabei ein Alkohol mit nur einer OH-Gruppe zu verstehen, während ein mehrfachfunktioneller Alkohol, zwei oder noch mehr OH-Gruppen aufweist. Durch den Alkohol wird die Viskosität des Gemisches verringert. Zudem ist es möglich, das der Alkohol reagiert und Teil des Funktionsmaterials wird. Der Alkohol trägt zur Erreichung besonders dünner Schichtdicken bei.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Reaktivverdünner eine Struktur auf gemäß einer der beiden allgemeinen Formeln: R^c—OH Formel (III), HO—R^d—OH Formel (IV).
R^c ist dabei ausgewählt aus der Gruppe der folgenden Reste:

- lineares, oder verzweigtes Alkyl, bevorzugt lineares oder verzweigtes C₄-C₁₄-Alkyl, weiter bevorzugt lineares C₈-C₁₄-Alkyl.

^d

- lineares oder verzweigtes oder cyclisches, substituiertes oder unsubstituiertes C₄-C₂₀-Alkylen, wobei das Alkylen beispielsweise auch mit weiteren OH-Gruppen substituiert sein kann. Das Alkylen kann sofern es cyclisch ist, nicht nur ein monocyclisches sondern auch ein polycyclisches C₄-C₂₀-Alkylen sein.

Bevorzugt handelt es sich jeweils um ein C₄-C₁₄-Alkylen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Alkohol ausgewählt aus der Gruppe der folgenden Alkohole:
Hexanol,
Octanol,
Trimethylolpropan,
Cyclo-Hexandimethanol,
1,2-Propandiol (= Alkohol 2 von Tabelle 1),
oder Tricyclodecandimethylol (= Alkohol 1 von Tabelle 1), beispielsweise:
Die beiden Methylol-Gruppen von Tricyclodecandimethylol können an zwei beliebigen C-Atomen des Polyzyklus positioniert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des Alkohols am Gemisch weniger oder gleich 15 Gew.%, bevorzugt weniger oder gleich 10 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des Alkohols am Gemisch zwischen 0 und 15 Gew.%, bevorzugt zwischen 1 und 15 Gew.%, weiter bevorzugt zwischen 1 und 12 Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 2 und 10 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Alkohol so gewählt, dass er nach dem Härten nicht mehr vorliegt. Das bedeutet der Alkohol wird so gewählt, dass er reagiert und/oder beim Härten bzw. Trocknen verdampft. Im Ergebnis liegt im fertigen Funktionsmaterial kein nicht-reagierter Alkohol mehr vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Summe der Anteile des Alkohols und des Reaktivverdünners am erfindungsgemäßen Gemisch, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, gemeinsam mindestens 3 Gew.%, bevorzugt mindestens 4 Gew.%, weiter bevorzugt mindestens 5 Gew.%, beispielsweise mindestens 7 Gew.%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Summe der Anteile des Alkohols und des Reaktivverdünners am erfindungsgemäßen Gemisch gemeinsam zwischen 3 und 15 Gew.%, bevorzugt zwischen 4 und 12 Gew.%, weiter bevorzugt zwischen 5 und 10 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gemisch zusätzlich einen Haftvermittler.
Die zusätzliche Anwesenheit eines Haftvermittlers in dem Gemisch führt dazu, dass nach dem Härten des Gemisches auf einem Substrat eine besondere starke Haftfestigkeit des durch das Härten resultierenden Funktionsmaterials auf dem Substrat entsteht. Das erfindungsgemäße Gemisch zusätzlich aufweisend einen Haftvermittler ermöglicht insbesondere eine verbesserte Haftung bei erhöhten Temperaturen, z.B. bei 150°C. Dies ist vor allem bei einem Einsatz in elektronischen oder optoelektronischen Bauteilen von besonderem Vorteil, da so auch bei einer Herstellung, Montage oder Anwendung in diesem Temperaturbereich das Bauteil eine gute Stabilität aufweist, da sich das Funktionsmaterial nicht ablöst.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Haftvermittler um ein Alkoxysilan, das zumindest eine Epoxidgruppe aufweist.
Alkoxysilane mit zumindest einer Epoxidgruppe sind besonders gute Haftvermittler, da sie eine besonders innige Verbindung zwischen dem Funktionsmaterial, das beim Härten des Gemisches entsteht und einer Oberfläche etwa eines Substrates, auf dem die Härtung erfolgt, herbeiführen.
Denkbar sind weitere kommerziell verfügbare 3-Glycidylpropylsilane mit einer unterschiedlichen Anzahl kondensierbarer Methoxy- oder Ethoxyfunktionen oder mit cycloaliphatischen Epoxidstrukturen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Haftvermittler um einen Haftvermittler der folgenden allgemeinen Formel:

R^e, R^f und R^g sind dabei jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe der linearen oder verzweigten C₁-C₄-Alkyle. Bevorzugt sind R^e, R^f und R^g jeweils unabhängig voneinander Methyl-, Ethyl- oder Propylgruppen. Am meisten bevorzugt sind R^e, R^f und R^g jeweils eine Methylgruppe.
R^h ist bevorzugt ein C₁-C₁₀-Alkylen, bevorzugt ein C₂-C₅-Alkylen. Das Alkylen kann dabei jeweils substituiert oder unsubstituiert sein, linear oder verzweigt oder cyclisch, beispielsweise ist es ein lineares Alkylen.
Derartige Haftvermittler sorgen für eine besonders gute Haftung zwischen einem aus dem Gemisch gefertigten Funktionsmaterial und einem Substrat. Die Haftung ist vor allem bei erhöhter Temperatur z.B. bei 150°C deutlich verbessert im Vergleich zu Funktionsmaterialien, wie sie durch das Härten herkömmlicher Gemische erhalten werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Haftvermittler um Glycidylpropyltrimethoxysilan:
Dieses ist kommerziell erhältlich und daher gut verfügbar (CAS 2530-83-8). Es führt zu besonders guten Haftfestigkeiten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des Haftvermittlers am Gemisch zwischen 0,1 und 5 Gew.%, bevorzugt zwischen 0,1 und 1 Gew.%, weiter bevorzugt zwischen 0,3 und 0,8 Gew.%, zum Beispiel 0,5 Gew.%. Bei einem zu niedrigen Anteil ist die gewünschte Verbesserung der Haftfestigkeit kaum mehr ausgeprägt. Ein zu hoher Anteil führt gegebenenfalls zu einer unerwünschten Klebrigkeit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gemisches umfasst das Gemisch zusätzlich ein Verlaufadditiv.
Mit Hilfe des Verlaufadditivs wird die Oberflächenspannung des Gemisches herabgesetzt. Auf diese Weise können ganz besonders dünne Schichten aus dem Gemisch hergestellt werden. Außerdem ermöglicht es das Verlaufadditiv Schichten mit besonders homogener Schichtdicke herzustellen. Beispielsweise lassen sich so Schichten erhalten, deren Abweichung in der Schichtdicke kleiner als 0,1 µm oder gar kleiner als 0,05 µm ist.
Der Einsatz von Verlaufadditiven im erfindungsgemäßen Gemisch ist beispielsweise besonders bevorzugt wenn das resultierende Funktionsmaterial als Nivellierungsschicht eingesetzt wird.
Bevorzug handelt es sich bei dem Verlaufadditiv um ein Verlaufadditiv auf Polyacrylatbasis.
Verlaufadditive auf Polyacrylatbasis sind beispielsweise kommerziell erhältlich. Geeignet sind zum Beispiel Verlaufadditive, die im Handel unter den Bezeichnungen BYK-359 oder BYK-358N erhältlich sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des Verlaufadditivs am Gemisch zwischen 0,1 und 2 Gew.%, bevorzugt zwischen 0,1 und 1 Gew.%, weiter bevorzugt zwischen 0,2 und 0,5 Gew.%, zum Beispiel 0,3 Gew.%. In diesen Bereichen ist die Wirkung des Verlaufadditivs optimal um besonders dünne, homogene und geschlossene Schichten im Zuge der Härtung des Gemisches zu erhalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Viskosität des Gemisches weniger als 300 mPas, bevorzugt weniger als 200 mPas. Die Viskosität wird dabei hier und in der übrigen Anmeldung jeweils für eine Temperatur von 25°C angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Viskosität des Gemisches zwischen 10 und 300 mPas, bevorzugt zwischen 20 und 260 mPas, weiter bevorzugt zwischen 40 und 200 mPas.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Chlor-Gehalt am erfindungsgemäßen Gemisch kleiner als 100 ppm, bevorzugt kleiner als 50 ppm. Solche Gemische eignen sich besonders gut für die Herstellung von Funktionsmaterialien die zum Korrosionsschutz, für den Barriereschutz, in Nivellierungsschichten sowie in thermomechanischen Schichten zum Ausgleich thermomechanischer Spannungen in elektronischen Bauelementen und Modulen zum Einsatz kommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Gemisch frei von Silikonen. Dadurch, dass das Gemisch silikonfrei ist, kann eine Kontamination von Anlagen, die bei der Verarbeitung oder Härtung des Gemisches zum Einsatz kommen verhindert werden. Beispielsweise kann so eine Kontamination entlang der gesamten Prozesskette (z.B. vom Spin-Coating-Apparat bis zum Ofen für das Härten) verhindert werden. Silikonfreie Gemische und die daraus resultierenden Funktionsmaterialien sind besonders bevorzugt für die Anwendung im Front End Bereich sowie in der Mikroelektronik. Vor allem beim Härten ist es von Vorteil, wenn keine Silikone enthalten sind, da so eine Kontamination etwa der verwendeten Öfen unterbleibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Gemisch frei von Lösungsmitteln. Damit ist gemeint, dass das Gemisch keine weiteren Lösungsmittel neben den zuvor genannten Bestandteilen aufweist. Insbesondere liegen nach dem Härten des Gemisches keine flüchtigen Stoffe mehr im resultierenden Funktionsmaterial vor, da alle flüchtigen Stoffe beim Härten verdampfen und/oder abreagieren.
Beispielsweise besteht das Gemisch aus dem cycloaliphatischen Epoxidharz, dem kationischen Beschleuniger, dem zumindest einen oder genau einem Reativverdünner und/oder dem zumindest einen oder genau einem Alkohol, sowie dem Haftvermittler und dem Verlaufadditiv.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Gemisch frei von Füllstoffen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Gemisch im Kühlschrank und/oder im Dunkeln, (z.B. in braunen Flaschen) lagerfähig, das heißt es kann aufbewahrt werden ohne zu reagieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Gemisch in elektronischen Bauelementen, bevorzugt in optoelektronischen Bauelementen verwendet, beispielsweise bei deren Herstellung und Montage.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Gemisch im sog. Front End Bereich verwendet. Unter Front End Bereich sind beispielsweispielsweise die Arbeits- und Prozessschritte auf der LED-Chip-Herstellungsebene zu verstehen (Front End = Chipfertigung).
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein zweites Gemisch, umfassend das Gemisch gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und zusätzlich umfassend ein Lösungsmittel. Beispielsweise besteht das zweite Gemisch aus dem ersten Gemisch und dem Lösungsmittel.
Mit Hilfe des Lösungsmittels, kann die Viskosität des Gemisches weiter angepasst werden.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Lösungsmittel um ein organisches Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch aus mehreren organischen Lösungsmitteln. Es kann sich z.B. um ein Actetat handeln.Bevorzugt weist das Lösungsmittel kein Gefährungspotential für die Mitarbeiter und die Umwelt auf. Bevorzugt weist das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch einen Flammpunkt > 30°C auf. Besonders bevorzugt ist das Lösungsmittel 1-Methoxy-2-propylacetat (CAS 108-65-6).
Letztlich handelt es sich bei dem zweiten Gemisch also um ein verdünntes Gemisch nach dem ersten Aspekt der Erfindung. Das zweite Gemisch weist eine noch niedrigere Viskosität auf und ermöglicht somit die Bildung von Schichten mit noch dünneren Schichtdicken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des Lösungsmittels am zweiten Gemisch höchstens 20 Gew.%, bevorzugt höchstens 10 Gew.%, weiter bevorzugt höchstens 7 Gew.%, z.B. höchstens 5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des zweiten Gemisches. Bevorzugt bildet das erste Gemisch den restlichen Anteil am zweiten Gemisch. Das zweite Gemisch kann aus dem Lösungsmittel und dem ersten Gemisch bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der Anteil des Lösungsmittels am zweiten Gemisch zumindest 1 Gew.%, bevorzugt zumindest 2 Gew.%, weiter bevorzugt zumindest 4 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des zweiten Gemisches.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Viskosität des zweiten Gemisches zwischen 1 und 300 mPas, bevorzugt zwischen 10 und 270 mPas, weiter bevorzugt zwischen 20 und 200 mPas, weiter bevorzugt zwischen 40 und 150 mPas.
Die Erfindung betrifft gemäß einem dritten Aspekt ein Funktionsmaterial, das durch die folgenden Verfahrensschritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge, erhältlich ist:

B) Bereitstellen eines Gemisches gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder eines zweiten Gemisches gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung;
G) Härten des Gemisches oder zweiten Gemisches zur Bildung des Funktionsmaterials.

Beim Härten des Gemisches oder zweiten Gemisches kommt es zu einer kationischen Polymerisation. Außerdem werden flüchtige Bestandteile des Gemisches verdampft. Als Ergebnis wird das Funktionsmaterial erhalten.
Das Funktionsmaterial kann für die verschiedensten Funktionen bzw. Anwendungen verwendet werden. Beispielsweise kann es jeweils als Klebematerial, Verbindungsmaterial, Nivellierungsmaterial, Korrosionsschutzmaterial, Barriereschutzmaterial z.B. jeweils in elektronischen oder optoelektronischen Bauelementen verwendet werden. Wie bereits im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erörtert, kann das Funktionsmaterial in Form besonders dünner Schichten gestaltet werden.
Die bereits zuvor im Zusammenhang mit dem Gemisch und zweiten Gemisch genannten bevorzugten Ausführungsformen gelten auch als bevorzugte Ausführungsformen im Zusammenhang mit dem Funktionsmaterial gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Die später im Zusammenhang mit dem Bauelement gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung noch näher erläuterten Ausführungsformen - insbesondere im Zusammenhang mit den Schritten B) und G) - gelten in gleicher Weise für das Funktionsmaterial gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Funktionsmaterial eine Glasübergangstemperatur, T_g, größer 180°C, bevorzugt größer 210°C auf.
Wie zuvor bereits beschrieben weisen Funktionsmaterialien, die aus den erfindungsgemäßen Gemischen gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung, durch Härten erhalten werden eine besonders hohe Glasübergangstemperatur auf. Die Erfinder haben beobachtet, das diese Funktionsmaterialien sich folglich besonders gut für die Verwendung in elektronischen und optoelektronischen Bauelementen eignen, bei denen hohe Temperaturen bei der Herstellung und Montage (z.B. beim Löten) sowie im Betrieb (z.B. Wärme, die von einem Halbleiterchip eines optoelektronischen Bauelements etc. ausgeht) auftreten. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Funktionsmaterialien erhöht die Stabilität der genannten Bauelemente. Auch für andere temperatursensitive Anwendungen sind die genannten Funktionsmaterialien aufgrund ihrer hohen Glasübergangstemperatur geeignet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Glasübergangstemperatur T_g des Funktionsmaterials größer als 180°C aber kleiner als 300°C, bevorzugt größer als 200°C aber kleiner 250°C, zum Beispiel größer 210°C aber kleiner 250°C.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der Brechungsindex des Funktionsmaterials kleiner oder gleich 1,5, bevorzugt zwischen 1,45 und 1,5.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Chlorgehalt am Funktionsmaterial kleiner als 100 ppm, bevorzugt kleiner als 50 ppm. Solche Funktionsmaterialien eignen sich z.B. für Schutzschichten oder Barriereschichten z.B. für den Korrosionsschutz.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Funktionsmaterial frei von Silikonen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Funktionsmaterial frei von flüchtigen Stoffen, insbesondere frei von flüchtigen Lösungsmitteln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Funktionsmaterial als Schicht ausgebildet.
Bevorzugt, beträgt die Schichtdicke der Schicht weniger als 5 µm, weiter bevorzugt weniger als 2,5 µm, noch weiter bevorzugt weniger als 1,5 µm, beispielsweise weniger als 1 µm oder gar weniger als 0,5 µm. Sogar Schichtdicken von weniger als 0,2 oder 0,1 µm sind erreichbar. Auf glatten Oberflächen, z.B. von Si-Wafern oder metalisierten Oberflächen, können ganz besonders dünne Schichten erhalten werden.
Beispielsweise beträgt die Schichtdicke zwischen 0,01 µm und 5 µm, zwischen 0,05 µm und 2,5 µm, zwischen 0,05 µm und 1,5 µm, zwischen 0,05 µm und 1,0 µm.
Derartige Funktionsmaterialien auf Basis gehärteter cycloaliphatischer Epoxidharze, die als dünne Schichten mit einer Schichtdicke < 5 µm ausgebildet sind, eignen sich besonders für die Verwendung in elektronischen oder optoelektronischen Bauteilen. In solchen Bauteilen spielt die effiziente Abfuhr von Wärme, wie sie im Betrieb freigesetzt werden kann, eine zentrale Rolle. Durch den Einsatz von besonders dünnen Schichten - beispielsweise mit einer Schichtdicke < 2,5 µm - lässt sich der thermische Widerstand der Schicht des Funktionsmaterials deutlich reduzieren, sodass eine bessere Abfuhr von Wärme ermöglicht wird. Dies ist von besonderem Vorteil bei einer Verwendung des Funktionsmaterials in optoelektronischen Bauelementen, wie LEDs, z.B. aufweisend Saphir-Chips oder Flip-Chips.
Außerdem ermöglicht es der Einsatz von Funktionsmaterialien auf Basis gehärteter cycloaliphatischer Epoxidharze mit Schichtdicken < 5 µm insbesondere Bauelemente, die mehrere Schichten des Funktionsmaterials aufweisen, z.B. Vielschichtbauelemente bzw. Stack-Aufbauten, zu Miniaturisieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Schicht jeweils um eine vollflächige Schicht und/oder eine geschlossene Schicht, also eine durchgehende Schicht. Es können also geschlossene, stabile und dichte Schichten mit einer Dicke < 5 µm, < 2,5 µm, < 1,5 µm, < 1 µm, < 0,5 µm oder gar kleiner 0,1 µm erreicht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Schicht um eine Klebstoffschicht, eine Verbindungsschicht, eine Korrosionsschutzschicht, eine Barriereschutzschicht, eine Nivellierungsschicht oder eine thermomechanische Schicht, beispielsweise jeweils in einem elektronischen oder optoelektronischen Bauelement oder Modul. Beispielsweise kann die Schicht als Klebstoffschicht in einem optoelektronischem Bauelement, wie einer LED, dienen z.B. zum Befestigen eines Halbleiterchips.
Da Schichten der genannten Art optisch transparent und sogar bei dünnen Schichtdicken z.B. < 2,5 µm auch bei Temperaturen von 150°C noch vergilbungsstabil sind und zudem hohe Glasübergangstemperaturen und damit eine gute thermische Stabilität aufweisen, sind sie für eine Verwendung vor allem in elektronischen Bauelementen und insbesondere in optoelektronischen Bauelementen, wie etwa LEDs besonders geeignet. Sie könne als farblose, optisch-transparente Schichten (bzw. Coatings) fungieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Schicht eine Dicke von zumindest 0,01 µm, bevorzugt von zumindest 0,05 µm auf. Beispielsweise weist die Schicht eine Dicke von zumindest 0,1 µm oder von zumindest 0,5 µm auf. Wenn die Schichtdicke zu gering wird, wird es zunehmend schwerer eine geschlossene Schicht des Funktionsmaterials zu erhalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Funktionsmaterial, das als Schicht ausgebildet ist, die eine Dicke von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 2,5 µm aufweist, wobei das Funktionsmaterial ein Polymer aufweist, das als wiederkehrendes Strukturelement ein Strukturelement der folgenden Formel umfasst:

steht für eine Anbindungsstelle, bei der sich das Polymer entsprechend fortsetzt.
Beispielsweise beträgt die Schichtdicke weniger als 1,5 µm oder gar weniger als 1 µm und bildet dennoch insbesondere eine homogene, geschlossene Schicht.
Das genannte wiederkehrende Strukturelement ergibt sich aus der kationischen Polymerisation des cycloaliphatischen Epoxidharzes. Es waren bisher keine Gemische bekannt, die Funktionsmaterialien ermöglichen, die auf dieser Materialbasis beruhen und zugleich die Herstellung von Schichten mit Schichtdicken kleiner als 5 µm erlauben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Funktionsmaterial für zumindest eine der folgenden Anwendungen verwendet:

- als Oberflächenschutz gegen Feuchte/Medien,
- gegen Kratzer insbesondere bei optischen Oberflächen,
- als Korrosionsschutz von metallischen Leitern und Leadframes,
- als dieelektrische Beschichtung zur Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit.

Die Erfindung betrifft gemäß einem vierten Aspekt ein Bauelement, umfassend ein Substrat und ein Funktionsmaterial gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, wobei das Bauelement erhältlich ist durch die Verfahrensschritte:

A) Bereitstellen des Substrates;
B) Bereitstellen eines Gemisches gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder eines zweiten Gemisches gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung;
C) Aufbringen des Gemisches oder des zweiten Gemisches auf einer Oberfläche des Substrats;
G) Härten des Gemisches oder zweiten Gemisches zur Bildung des Funktionsmaterials auf dem Substrat.

Die zuvor bereits für das erste Gemisch, das zweite Gemisch und das Funktionsmaterial genannten bevorzugten Ausführungsformen sind auch bevorzugte Ausführungsformen im Zusammenhang mit dem Bauelement gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung.
Bei dem Bauelement handelt es sich bevorzugt um ein elektronisches Bauelement, weiter bevorzugt um ein optoelektronisches Bauelement, insbesondere bevorzugt um ein strahlenemittierendes optoelektronisches Bauelement, wie z.B. eine Leuchtdiode (LED).
Das Aufbringen des Funktionsmaterials kann lokal oder flächig erfolgen (d.h. eine lokale oder flächige Applikation ist möglich). Bevorzugt wird das Funktionsmaterial flächig in Form einer Schicht auf einer Oberfläche des Substrates aufgebracht.
Bei dem Substrat kann es sich um einen beliebigen Bestandteil, z.B. eine beliebige Schicht, des Bauelementes handeln. Beispielsweise kann das Substrat eine Elektrode, ein Wafer, ein Halbleiterchip, ein Träger, eine Schicht eines Vielschichtbauelements, ein Gehäuseteil oder eine sonstige Schicht eines elektronischen oder optoelektronischen Bauelements sein. Weiterhin kann das Substrat selbst ein elektrisches Bauteil oder Modul sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Erfindung gemäß dem vierten Aspekt, weist das Substrat eine Oberfläche auf, die ein Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend Au, Ag, Cu, Al, Al₂O₃, Edelstahl, Glas, Quarz, Saphir, Keramik, Si, SiC und GaN oder Kombinationen davon enthält oder daraus besteht. Beispielsweise umfasst das Substrat die soeben genannten Materialien oder Kombinationen davon oder besteht daraus.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben beobachtet, dass sich auf Substraten der genannten Art besonders dünne Schichten des Funktionsmaterials bilden lassen und zugleich besonders hohe Haftfestigkeiten zwischen Substrat und Funktionsmaterial erzielt werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Erfindung gemäß dem vierten Aspekt, ist die Haftfestigkeit (bzw. Verbundfestigkeit) zwischen Substrat und Funktionsmaterial gemessen bei einer Temperatur von 150°C größer als 10 MPa, bevorzugt größer als 15 MPa ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Erfindung gemäß dem vierten Aspekt, ist die Haftfestigkeit zwischen Substrat und Funktionsmaterial gemessen bei einer Temperatur von 150°C größer als 10 MPa und kleiner als 30 MPa, bevorzugt größer als 15 MPa und kleiner als 25 MPa, beispielsweise zwischen 16 MPa und 20 MPa.
Eine hohe Haftfestigkeit bei hohen Temperaturen ist wichtig für die Stabilität des Bauelements. Bei vielen Bauelementen treten bei der Fertigung, der Montage und im Betrieb hohe Temperaturen von beispielsweise 150°C auf. Daher ist es wichtig, dass das Funktionsmaterial auch bei diesen Temperaturen eine hinreichende Haftung auf dem Substrat aufweist. Die Erfinder haben erkannt, dass dies mit Hilfe des erfindungsgemäßen Funktionsmaterials erreicht werden kann.
Die Haftfestigkeit (Engl. die shear strength, kurz: DSS) in MPa ist definiert als Kraft pro Fläche, an der in einem Scherversuch der Verbund nach einem gewissen Bruchmodus versagt.
Sie kann mit Hilfe eines sogenannten die shear tests besimmt werden. Hierzu werden ebene Chips einer bestimmten Fläche mit oder ohne Metallisierung auf einem Schermeißel bei einer vorgegebenen Verfahrgeschwindigkeit abgeschert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Aufbringen des Gemisches oder zweiten Gemisches von Schritt C) mittels Spin Coating, Spray Coating, Dispensen, Drucken, Pin- oder Fasertransfer oder unter Einsatz von Stempel- oder Jet-Techniken sowie Tauchverfahren, bevorzugt mittels Spin Coating.
Für eine flächige Aufbringung also eine Aufbringung als Schicht eignen sich insbesondere Spin Coating und Spray Coating.
Für eine lokale Aufbringung eignen sich vor allem Stempel- und Jet-Techniken.
Die erfindungsgemäßen Gemische sind vielseitig aufbringbar.
Bevorzugt erfolgt die Aufbringung jedoch mittels Spin Coating. Dies ermöglicht besonders dünne Schichten.
Beim Spin Coating oder Rotationsbeschichten handelt es sich um ein Verfahren zum Auftragen dünner und gleichmäßiger Schichten bzw. Filme auf einem Substrat. Das Substrat, wird beispielsweise auf einem Drehteller fixiert. Daraufhin kann beispielsweise mit einer Dosiereinrichtung über dem Zentrum des Substrats eine gewünschte Menge des Gemisches oder zweiten Gemisches aufgebracht. Beschleunigung, Drehzahl und Zeit können am Spin-Coater eingestellt werden, und die Lösung wird gleichmäßig über die Oberfläche des Substrates verteilt. Eventuell überschüssiges Material kann vom Substrat abgeschleudert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Spin Coating bei einer Rotationsgeschwindigkeit von mindestens 1000 rpm (rpm = rotations per minute, Umdrehungen pro Minute), bevorzugt mindestens 4000 rpm, weiter bevorzugt mindestens 4500 rpm, weiter bevorzugt 5000 rpm, z.B. bei mindestens 6000 rpm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Spin Coating bei einer Rotationsgeschwindigkeit zwischen 1000 und 20000 rpm, bevorzugt zwischen 3000 und 15000 rpm, weiter bevorzugt zwischen 3000 rpm und 10000 rpm, wie z.B. bei 5000 rpm bis 8000 rpm.
Das Geschwindigkeitsprofil kann weiter im Hinblick auf die genaue Zusammensetzung der Gemische angepasst werden. Je höher die Rotationsgeschwindigkeit desto dünner wird die Schicht. Zu hohe Rotationsgeschwindigkeiten erhöhen das Risiko für ein Reißen der Schicht. Die Schicht kann dann also instabil werden und bildet keine vollflächige Schicht mehr aus. Für Gemische gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sind aufgrund der geringeren Viskosität wegen der Anwesenheit eines Lösungsmittels geringere Rotationsgeschwindigkeiten realisierbar als mit Gemischen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Zeit für das Spin Coating zumindest 20 Sekunden, bevorzugt zumindest 30 Sekunden, beispielsweise größer 30 Sekunden, wie z.B. zumindest 40 Sekunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Zeit für das Spin Coating höchstens 360 Sekunden, bevorzugt höchstens 90 Sekunden, z.B. höchstens 60 Sekunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Zeit für das Spin Coating zwischen 20 Sekunden und 360 Sekunden, bevorzugt zwischen 20 Sekunden und 60 Sekunden. Beispielsweise größer 30 Sekunden und weniger als 360 Sekunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Härten von Schritt G) durch Bestrahlung z.B. mit UV-Strahlung, bevorzugt mit UVA-Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Härten mit einer UVA-Lichtquelle, z.B. einer UVA-Lampe. Beispielsweise beträgt die Zeit zum Härten mit einer UVA-Lichtquelle 10 Sekunden bis 3 Minuten, bevorzugt zwischen 10 Sekunden und 2 Minuten, weiter bevorzugt zwischen 20 Sekunden und 90 Sekunden. Bevorzugt beträgt die Bestrahlungsintensität der UVA-Lichtquelle zwischen 40 mW/cm² und 600 mW/cm².
Das Härten von Schritt G) muss aber nicht notwendiger Weise mittels Bestrahlung erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Härten von Schritt G) thermisch, also durch Wärmezufuhr.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Härten von Schritt G) sowohl durch Wärmezufuhr als auch durch Bestrahlung. Es ist also eine Härtung sowohl durch Licht als auch durch Wärmezufuhr möglich. Der kationische Beschleuniger kann jeweils geeignet gewählt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Härten von Schritt G) mittels mit UV-Strahlung, wobei im Anschluss an die Bestrahlung eine thermische Behandlung also Wärmezufuhr, erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Härten von Schritt G) bei einer Temperatur von zumindest 100°C, bevorzugt zumindest 120°C, weiter bevorzugt zumindest 150°C.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Härten von Schritt G) bei einer Temperatur von weniger als 250°C, bevorzugt weniger als 200°C.
Beispielsweise erfolgt das Härten bei einer Temperatur zwischen 100 und 250°C, etwa bei 120 bis 200°C, z.B. bei 150°C. Diese Temperaturen eignen sich gut, um die kationische Polymerisation durchzuführen und unerwünschte flüchtige Komponenten zu verdampfen.
Im Zuge des Härtens finden die erforderlichen Reaktionen für die Bildung des Funktionsmaterials statt und flüchtige Stoffe verlassen das sich bildende Funktionsmaterial. Im Zuge des Härtens kommt es zu einer weiteren Reduzierung der Schichtdicke eines als Schicht ausgestalteten Funktionsmaterials.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Zeit für das Härten von Schritt G) zumindest 5 Minunten, bevorzugt zumindest 30 Minuten, z.B. zumindest 1 h.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Zeit für das Härten von Schritt G) weniger als 10 h, bevorzugt weniger als 4 h, z.B. weniger als 2 h.
Die thermische Behandlung kann beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 100 und 180°C für 10 Minuten bis 4 Stunden erfolgen, bevorzugt bei 120°C bis 150°C für 30 Minuten bis 2 Stunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Härten an Luft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt nach Schritt C) und vor Schritt G) ein Trockenschritt D). Beispielsweise kann der Trockenschritt bei einer Temperatur höher als die Raumtemperatur erfolgen, aber niedriger als 150°C, bevorzugt bei einer Temperatur größer als 40°C aber kleiner 120°C, z.B. bei einer Temperatur größer 50°C aber kleiner als 100°C. Mit dem Trockenschritt können besonders flüchtige Komponenten ausgetrieben werden, was zu einer Verringerung der Schichtdicke führt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt nach Schritt C) und vor Schritt G), optional nach einem Schritt D), ein Vorhärteschritt E). Im Schritt E) wird das Gemisch oder zweite Gemisch vorgehärtet (Engl. „soft bake“). Durch das Vorhärten verbinden sich das Gemisch oder zweite Gemisch und das Substrat und erste Prozesse zur Bildung des Funktionsmaterials auf dem Substrat finden statt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Temperatur beim Vorhärten zwischen 100°C und 150°C, weiter bevorzugt zwischen 120°C und 140°C.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt nach Schritt E) ein Schritt F). Der Schritt F) ist ein Anbindeschritt („Bonden“). Beispielsweise kann in Schritt F) ein weiteres Substrat bereitgestellt und aufgebracht werden. Beispielsweise kann das weitere Substrat auf das Gemisch oder zweite Gemisch aufgebracht werden. Beispielsweise kann in Schritt F) ein Halbleiterchip mit Hilfe des Gemisches oder zweiten Gemisches bzw. dem daraus entstehenden Funktionsmaterial innerhalb eines optoeletkronischen Bauelements angebunden werden etwa auf ein Substrat, eine Leiterplatte etc.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt nach Schritt F) Schritt G), also der Schritt des Härtens („hard bake“). In Schritt G) bildet sich eine enge Verbindung aus dem Substrat und dem sich bildenden Funktionsmaterial. Außerdem kann das sich bildende Funktionsmaterial in diesem Schritt optional eine enge Verbindung mit einem weiteren Substrat (z.B. einem Halbleiterchip) eingehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfüllt das Funktionsmaterial innerhalb des Bauelements zumindest eine der folgenden Funktionen:

- Oberflächenschutz gegen Feuchte/Medien,
- Schutz gegen Kratzer insbesondere bei optischen Oberflächen,
- Korrosionsschutz von metallischen Leitern und Leadframes,
- Dieelektrische Beschichtung zur Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit.

Die Erfindung betrifft gemäß einem fünften Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Funktionsmaterials gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, umfassend die Verfahrensschritte:

Alle für den dritten Aspekt und die übrigen Aspekte der Erfindung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das Verfahren nach dem fünften Aspekt der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Funktionsmaterial als Schicht ausgebildet, wobei die Schicht eine Dicke im Mikrometerbereich und im Submikrometerbereich aufweist, bevorzugt eine Dicke von weniger als 5 µm oder weniger als 2,5 µm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Herstellung des Funktionsmaterials, das als Schicht ausgebildet ist auf der Oberfläche eines Substrates. Das Verfahren umfasst dann zusätzlich einen Schritt A) Bereitstellen des Substrates und einen Schritt C) Aufbringen des Gemisches gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung auf einer Oberfläche des Substrates.
Bevorzugt erfolgt das Aufbringen mit den zuvor beschriebenen Verfahren, insbesondere mittels Spin Coating. Das im Zusammenhang mit dem dritten und vierten Aspekt der Erfindung im Hinblick auf die einzelnen Verfahrensschritte gesagte gilt jeweils entsprechend.
Die Erfindung betrifft gemäß einem sechsten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung, umfassend die Verfahrensschritte:

A) Bereitstellen des Substrates;
B) Bereitstellen eines Gemisches gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder eines zweiten Gemisches gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung;
C) Aufbringen des Gemisches gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder des zweiten Gemisches gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung; auf eine Oberfläche des Substrats;
G) Härten des Gemisches oder zweiten Gemisches zur Bildung des Funktionsmaterials auf dem Substrat.

Alle für den vierten Aspekt und die übrigen Aspekte der Erfindung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das Verfahren nach dem sechsten Aspekt der Erfindung.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements 10, mit einem Substrat 1 und einem Funktionsmaterial 2, das als Schicht ausgestaltet sein kann, insbesondere als Schicht mit einer Schichtdicke < 5 µm. Das Bauelement weist bevorzugt weitere Bestandteile auf.
2 zeigt eine Tabelle, welche die Zusammensetzung einiger konkreter Beispiele (Beispiele 1 bis 5) für erfindungsgemäße Gemische nach dem ersten Aspekt der Erfindung angibt. Bei dem Epoxidharz handelt es sich jeweils um 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat (CAS 2386-87-0), das kommerziell erhältlich ist (z.B. im Handel erhältlich als CY179-1CH). Als Reaktivverdünner wurde jeweils ein monofunktioneller C8-C10-Alkyl-Glycidylether verwendet. Als Alkohol 1 diente Tricyclodecandimethylol (CAS 26892-48-0) als Alkohol 2 diente 1,2-Propandiol. Als Hafvermittler diente Glycidylpropyltrimethoxysilan (CAS 2530-83-8). Als Verlaufadditive könnnen Verlaufadditive auf Polyacrylatbasis dienen (z.B. kommerziell erhältlich unter den Bezeichnungen BYK-359 und BYK-358N).
3 zeigt eine Tabelle, welche Angaben zum Brechungsindex, der Viskosität, der Flüchtigkeit und Schichtdicke erfindungsgemäßer Gemische bzw. Funktionsmaterialien macht. Zu diesem Zweck wurden erfindungsgemäße Funktionsmaterialien auf Basis der Gemische der Beispiele 1-5 hergestellt. Hierzu wurden Spin-Coating Versuche auf Si-Wafern als Substrate bei Raumtemperatur durchgeführt. Die jeweils silikonfreien Gemische der Beispiele 1 bis 5 wurden im Anschluss an das Spin-Coating für 1 h bei 150°C gehärtet. Es resultierten homogene, geschlossene Filme mit den in der Tabelle in Abhängigkeit vom Material und den Spin-Coating Bedingungen angegebenen Filmdicken. Die Dicke wurde jeweils mit dem Gerät „alpha-step 200“ gemessen. Zur Kontrolle des Funktionsmaterials, dass beispielsweise als Klebstoffschicht in optoelektronischen Bauteilen fungieren kann, wurden jeweils die Viskosität und der Brechungsindex ermittelt. Mit dem Gemisch gemäß Beispiel 2 können bei 5000 rpm Schichtdicken von 1,6 µm erhielt werden, bei höheren Umdrehungszahlen von 8000 rpm sogar Schichtdicken von 0,9 µm. Weitere in der Tabelle nicht gezeigte Experimente ergaben, dass mittels Spin Coating z.B. für 30 s bei 5000 rpm und Härten bei 150°C für 1 h auch auf anderen Substratoberflächen, z.B. Au, Ag, Cu und Glas, jeweils vergleichbar dünne Schichten mit homogenen Schichtdicken erreicht werden können.
4 zeigt eine Tabelle, welche den Einfluss der Zugabe eines Lösungsmittels zu den erfindungsgemäßen Gemischen anhand von Beispiel 1 und 2 untersucht. Vorliegend diente als Lösungsmittel 1-Methoxy-2-propylacetat (CAS 108-65-6, Flammpunkt 45°C). Untersucht wurden jeweils die Viskosität, der Brechungsindex und die nach der Härtung (150°C für 1 h) erhaltene Schichtdicke, jeweils in Abhängigkeit von der Zeitdauer und Rotationsgeschwindigkeit beim Spin-Coaten. Hierbei handelt es sich jeweils um Beispiele für die erfindungsgemäßen zweiten Gemische, die zusätzlich zum ersten Gemisch noch ein Lösungsmittel aufweisen. Die zweiten Gemische basieren vorliegend auf den Beispielen 1 und 2, enthalten jedoch unterschiedlich hohe Anteile an 1-Methoxy-2-propylacetat (jeweils angegeben in Gew.%). Die zweiten Gemische wurden hierbei jeweils mit Hilfe eines Speedmixers hergestellt. Beispiel 2 ermöglicht mit nur 5% Lösungsmittelzugabe eine 1,4 µm Dicke, homogene Schicht des Funktionsmaterials zu erhalten (nach 1 h Härten bei 150°C nach vorheriger Aufbringung mittels Spin Coating bei 5000 rpm für 60s). Höhere Lösungsmittelzugaben bis 20% führen nicht mehr zu einer wesentlichen weiteren Verringerung der Schichtdicke.
5 vergleicht die Haftfestigkeiten von herkömmlichen und erfindungsgemäßen Funktionsmaterialien auf einer Au-Keramik.
Das herkömmliche Funktionsmaterial Referenz 1 ist ein kommerzielles Produkt namens InterVia 8023-10 (eine Epoxidharzformulierung auf Basis eines Bisphenol-A-Epichlorhydrinharzes; Rohm und Haas Electronic Materials). Hierbei erfolgte die Vorhärtung für 5 min bei 140°C und 30s Belichtung mit 60 mW/cm² UVA und schließlich die Härtung bei 175°C für 3 h.
Das herkömmliche Funktionsmaterial Referenz 2 wurde aus einem herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Gemisch namens Polytec EP642 erhalten. Es wurde bei 70°C für 2 h gehärtet. Die Härtung der erfindungsgemäßen Beispiele 1-4 erfolgte jweils für 2 h bei 150°C.
Mit InterVia 8023-10, das eine Viskosität von 800 mPas bei 25°C aufweist, konnten in Spin Coating Versuchen lediglich Schichtdicken von 11 µm auf Si-Wafern erzielt werden. Dünnere Schichtdicken konnten jeweils nicht erzielt werden. Selbst bei Zugabe von 1-Methoxy-2-Propylacetat als Lösungsmittelverdünner konnten bei Zugabe von 5 bzw. 15% stabile Schichten lediglich von ca. 7 µm bzw. 5 µm erhalten werden. Schichtdicken unter 5 µm konnten jeweils nicht erreicht werden.
Weiterhin konnten mit Polytec EP641 (Polytec PT), das als 1-komponentiges „Frozen Product“ im Handel erhältlich ist, bei typischen Viskositäten von 165 mPas keine zusammenhängenden, also vollflächigen Schichten erhalten werden. Dies war auch bei Zugabe eines Verlaufsadditivs der Fall. Nach dem Aushärten konnten jeweils keine durchgehenden Schichten im angestrebten Dickenbereich erhalten werden. Außerdem weist das Harz lediglich eine Glasübergangstemperatur von 70°C auf.
Auch mit weiteren kommerziell erhätlichen Gemischen wie etwa Gemischen auf Basis von niederviskosen Acrylsatklebstoffen, wie sie in der Optik oft eingesetzt werden, konnten zumeist keine hinreichend dünnen Schichten erhalten werden. Zudem ist für die Herstellung von Funktionsmaterialien im µm-Bereich aus diesen Gemischen eine Stickstoffinertgasatmosphäre erforderlich. Die Schichten sind zudem thermisch oft nicht hinreichend stabil. Außerdem weisen sie oft eine unerwünscht klebrige Oberfläche auch nach dem Aushärten auf. Beim sog. „wafer backside coating“ (WBC) sind Materialien mit einer Viskosität von 1200 mPas beschrieben. Damit können Schichtdicken im Bereich bestenfalls von 10 µm erzielt werden. Diese Materialien sind typisch als tiefgekühltes Produkt (-20°C) erhältlich und weisen eine T_g von 26°C auf.
Die verfügbaren herkömmlichen Materialien und Verfahren erlauben es folglich nicht Funktionsmaterialien herzustellen, die sich in Form hinreichend dünner Schichten abscheiden lassen, und die sich zugleich für optoelektronischen Bauelemente eignen, bei deren Betrieb oder Fertigung z.T. hohe Temperaturen von z.B. 150°C oder mehr auftreten können.
In 5 wird die Haftfestigkeit für die Referenzbeispiele 1 und 2 und die Beispiele 1-4 bei Raumtemperatur und bei einer Temperatur von 150°C verglichen. Wie aus 5 deutlich wird, weisen die erfindungsgemäßen Funktionsmaterialien, vor allem bei erhöhter Temperatur (150°C) eine deutlich verbesserte Haftfestigkeit auf dem Substrat auf (Au-Keramik, zuvor IPA-Reinigung und Trocknung 30 min 80°C, untersucht wurden jeweils 10 Proben). Die Haftfestigkeiten der erfindungsgemäßen Funktionsmaterialien liegen deutlich über 10 MPa bzw. sogar über 15 MPa bei einer Temperatur von 150°C. Demgegenüber weisen die herkömmlichen Funktionsmaterialien (Referenz 1 und 2) bei 150°C deutlich geringere Haftfestigkeiten auf.
6 zeigt FTIR/ATR-Messungen von Beispiel 4 (Gemessen mit Perkin Elmer, 4 Scans).
7 zeigt eine FTIR Messung von Beispiel 4 (Bruker, Lumos, 32 Scans). Beispiel 4 ergibt bei einer Härtung bei 150°C für 1 h eine Schichtdicke von 2,2 µm auf einer Si-Oberfläche. Die Epoxidharzbande bei 902 cm^-1 des flüssigen, ungehärteten Harzes von Beispiel 4 ist bei der gehärteten, trockenen Harzoberfläche nicht mehr detektierbar und belegt somit eine erfolgreiche, vollständig Härtung.
8 ist eine Mikroskopieaufnahme von Beispiel 4 (Schichtdicke 2,2 µm nach 1 h Härtung bei 150°C) gemessen mit Bruker Lumos bei 8-facher Vergrößerung. Die Mirkoskopieaufnahme zeigt, dass eine dichte Schicht bzw. ein dichter Film des Funktionsmaterials erhalten wurde.
9 zeigt eine Tabelle, die eine Reihe von Formstoffeigenschaften der gehärteten Bulkmaterialien für die Funktionsmaterialien auf Basis der Beispiele 1-4 zusammenfast. Für die Beispiele 1-4 wurden jeweils Glasübergangstemperaturen von deutlich höher als 180°C bzw. sogar höher als 210°C erhalten. Die Tabelle enthält auch TGA-Daten (Thermogravimetrische Analyse), die zeigen, dass sogar bei Temperaturen um 300°C an Luft lediglich ein Gewichtsverlust von ungefähr 1% festgestellt werden kann (Heizrate von 10 K/min). Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäßen Funktionsmaterialein eine äußerst hohe thermische Stabilität aufweisen.
10 zeigt DMA Kurven für die Funktionsmaterialien der Beispiele 1-4 (Messbedingungen: Zug-Modus, 3 K/min, 1 Hz). Mittels der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA) wird das Strukturverhalten von Polymeren in Abhängigkeit von der Frequenz in einem vorgegebenen Temperaturintervall und Heizrate unter Zug- Scher- oder Biegebeanspruchung ermittelt. Damit werden thermomechanische Werkstoffcharakteristiken ermittelt, aus denen die Einsatzfähigkeit von Polymeren in der Zielanwendung abgeleitet werden können. Die hohen Temperaturen > 200°C der tanDelta max-Werte in den DMA-Grafen weisen auf hohe Glasübergangstemperaturen T_g der gehärteten Funktionsmaterialien hin. Die wichtigsten T_g-Werte sind in der Tabelle von 9 zusammengefasst.
Ausführungsbeispiele können auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

10: Bauelement
1: Substrat
2: Funktionsmaterial

Claims

Gemisch umfassend - ein cycloaliphatisches Epoxidharz, - einen kationischen Beschleuniger, - und zumindest einen Reaktivverdünner und/oder zumindest einen Alkohol.
Gemisch gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei es sich bei dem cycloaliphatischen Epoxidharz um 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat mit der Formel:
handelt.
Gemisch gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Anteil des cycloaliphatischen Epoxidharzes bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches größer als 75 Gew.%, bevorzugt größer als 85 Gew.% ist.
Gemisch gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der kationische Beschleuniger ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Benzyl-Sulfoniumderivate, Aryl-Sulfoniumderivate und Iodonium-Salze.
Gemisch gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei dem Reaktivverdünner um ein mono- oder mehrfachfunktionelles aliphatisches oder cycloaliphatisches Epoxidharz handelt.
Gemisch gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei es es sich bei dem Alkohol um einen aliphatischen oder cycloaliphatischen mono- oder mehrfachfunktionellen Alkohol handelt.
Gemisch gemäß einem der vorherigen Ansprüche, zusätzlich umfassend einen Haftvermittler, wobei es sich bei dem Haftvermittler bevorzugt um ein Alkoxysilan handelt, das zumindest eine Epoxidgruppe aufweist.
Gemisch gemäß einem der vorherigen Ansprüche, zusätzlich umfassend ein Verlaufadditiv, wobei es sich bei dem Verlaufadditiv um ein Verlaufadditiv auf Polyacrylatbasis handelt.
Gemisch gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei das Gemisch eine Viskosität von weniger als 300 mPas, bevorzugt weniger als 200 mPas aufweist.
Gemisch gemäß einem der Ansprüche 1-9, wobei das Gemisch frei von Lösungsmitteln ist.
Zweites Gemisch umfassend das Gemisch gemäß einem der vorherigen Ansprüche und zusätzlich umfassend ein Lösungsmittel, wobei es sich bei dem Lösungsmittel bevorzugt um 1-Methoxy-2-propylacetat handelt.
Funktionsmaterial, erhältlich durch die Verfahrensschritte: B) Bereitstellen eines Gemisches gemäß einem der Ansprüche 1-10 oder eines zweiten Gemisches gemäß Anspruch 11; G) Härten des Gemisches oder zweiten Gemisches zur Bildung des Funktionsmaterials.
Funktionsmaterial, gemäß Anspruch 12, wobei das Funktionsmaterial als Schicht ausgebildet ist und wobei die Schicht eine Dicke von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 2,5 µm aufweist.
Funktionsmaterial nach Anspruch 12 oder 13, aufweisend eine Glasübergangstemperatur T_g größer 180°C, bevorzugt größer 210°C.
Bauelement (10), umfassend ein Substrat (1) und ein Funktionsmaterial (2) nach einem der Ansprüche 12-14, erhältlich durch die Verfahrensschritte: A) Bereitstellen des Substrates (2); B) Bereitstellen eines Gemisches gemäß einem der Ansprüche 1-10 oder eines zweiten Gemisches gemäß Anspruch 11; C) Aufbringen des Gemisches oder des zweiten Gemisches auf eine Oberfläche des Substrats (1); G) Härten des Gemisches oder zweiten Gemisches zur Bildung des Funktionsmaterials (2) auf dem Substrat (1) .
Bauelement (10), gemäß Anspruch 15, wobei das Substrat eine Oberfläche aufweist, die ein Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend Au, Ag, Cu, Al, Al₂O₃ Edelstahl, Glas, Quarz, Saphir, Kermik, Si, SiC und GaN oder Kombinationen davon umfasst.
Bauelement (10), gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei die Haftfestigkeit zwischen Substrat (1) und Funktionsmaterial (2) gemessen bei einer Temperatur von 150°C größer als 10 MPa, bevorzugt größer als 15 MPa ist.
Bauelement (10), gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei Schritt C) mittels Spin Coating, Spray Coating, Dispensen, Drucken, Pin- oder Fasertransfer oder unter Einsatz von Stempel- oder Jet-Techniken sowie Tauchverfahren, bevorzugt mittels Spin Coating erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines Funktionsmaterials gemäß Anspruch 12, umfassend die Verfahrensschritte: B) Bereitstellen eines Gemisches gemäß einem der Ansprüche 1-10 oder eines zweiten Gemisches gemäß Anspruch 11; G) Härten des Gemisches oder zweiten Gemisches zur Bildung des Funktionsmaterials.
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (10) gemäß Anspruch 15, umfassend die Verfahrensschritte: A) Bereitstellen des Substrates (1); B) Bereitstellen eines Gemisches gemäß einem der Ansprüche 1-10 oder eines zweiten Gemisches gemäß Anspruch 11; C) Aufbringen des Gemisches oder des zweiten Gemisches auf eine Oberfläche des Substrats (1); G) Härten des Gemisches oder zweiten Gemisches zur Bildung des Funktionsmaterials (2) auf dem Substrat (1).