WO2018015441A1 - Plättchen für ein optoelektronisches bauelement, verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement - Google Patents

Plättchen für ein optoelektronisches bauelement, verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement Download PDF

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WO2018015441A1
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silicone
chemical compounds
wafer
platelet
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PCT/EP2017/068240
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Thomas Reeswinkel
Patrick Ninz
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a small plate for a
  • Optoelectronic component a method for producing an optoelectronic component and a
  • Components of optoelectronic devices that include silicone can often be sticky on the surfaces due to the silicone. With a high stickiness, for example to particles from the environment or opposite
  • Tools that come in contact with the components can cause a variety of problems during processing of the components and also during operation of the components in which the components are used.
  • One way to reduce the tackiness is to seal the silicone surface with a non-adhesive, polymeric to glassy layer by means of active deposition by a plasma process.
  • the starting material used here is the monomer hexamethyldisiloxane (HMDSO).
  • HMDSO monomer hexamethyldisiloxane
  • the seal can impair the optical properties such as the brightness or emission characteristic or cause visual changes. Visual changes are, for example, a cloudy, milky one
  • Seal can occur.
  • a thicker coating can also change the dimension of the sealed component.
  • the conventional method or its effect is not reversible, a subsequent removal of the seal is therefore not possible.
  • potting materials that may arise in the installation of a component in an optoelectronic component on the surface of the component, are removed again at great expense.
  • An object of the invention is therefore to improve
  • Another object is to provide an optoelectronic component in which such a component is used, and to provide a method for producing an optoelectronic component containing such a component.
  • These tasks are represented by a tile, a procedure and a
  • a wafer is disclosed for an optoelectronic component which comprises a silicone.
  • On at least one surface of the platelet are chemical compounds
  • the wafer has dimensions which dictate the use of the wafer in an optoelectronic device
  • the tile is like that
  • an optoelectronic component for example a light-emitting diode (LED).
  • LED light-emitting diode
  • surface means an area that extends along the major direction of extension of the plate and parallel to a second surface (a second surface) .
  • the two surfaces are connected by side surfaces perpendicular to the main direction of extension It is also conceivable that the
  • anchor group of the chemical compounds present on the at least one surface is bonded to the silicone attached to the
  • Adhesion is to be understood here and below as stickiness, in particular an inclination of the Silicone surface for the adhesion of particles from the
  • Silicone surface are brought into contact.
  • Particles from the environment can be, for example, particles which are frequently found in large-scale production processes, such as, for example, metal dusts or metal chips, ceramic dusts, separated silicone particles, or even normal dust or other contaminants.
  • the particle sizes are typically in the micrometer range.
  • Adhesion is also a good liability or wettability for other materials, for example
  • the inventors of the present invention have recognized that the tack properties of platelets comprising silicone can be influenced by the attachment of chemical compounds. This is particularly suitable
  • Head group include, wherein the head group has properties that a reduction of adhesion, ie the
  • the anchor group is thus bound to the silicone surface, while the head group is directed to the outside, so away from the platelet.
  • Assembly process in, for example, a vibrating conveyor, sorter or taper, both within component processing as well as later on the customer side. This can increase yields and reduce production costs, especially since a manual intervention is avoided. Also, specially adapted tools, which have higher purchase prices and / or lower service life, are at reduced stickiness of the contacted with them
  • Platelets are avoided or reduced.
  • the platelet is due to the presence of the chemical compounds and thus the decreased adhesion
  • At least one surface can thus be processed particularly well internally, without an optical change occurring, for example, due to such impressions.
  • the wafer forms the later outer surface of an optoelectronic component, there may also be unwanted particle adhesions there, leading to uncontrolled changes in the resulting product performance, such as brightness reduction or another
  • Encapsulating material are avoided, which also have the optical properties such as brightness or would adversely affect the radiation pattern or lead to undesirable visual changes.
  • the subsequent removal of such residues, which is associated with a great effort can thus be avoided or at least greatly facilitated due to the reduced adhesion.
  • Restored liability on the surface of the platelet can be used to fix other components that are needed to make the device.
  • the materials of the platelet and the chemical compounds disposed thereon can be selected so that the properties of the platelet on its
  • the adhesion to particles or tool surfaces can be significantly reduced.
  • the desired effect can thus be achieved with a low material usage.
  • the thickness of the layer of chemical compounds may be greater than or equal to 0.5 nm. This can avoid that too low layer thicknesses reduce the adhesion-reducing effect.
  • the chemical compounds also do not or only slightly impair the appearance and the optical properties of the platelet. For example, undesirable changes in the radiotranslucency or transparency
  • the dimensions of the platelet are not changed by the presence of the chemical compounds on at least one surface, as is the case for the
  • Example with a thicker coating by means of HMDSO in a seal is the case.
  • Anchor group to the silicone-bound chemical compounds a self-assembling monolayer (English: seif-assembling monolayer, SAM).
  • SAM seif-assembling monolayer
  • SAMs are particularly suitable because they have a high degree of order and thus allow a compact arrangement of the chemical compounds on the silicone surface.
  • the head group is selected from the group consisting of linear alkyl groups, branched alkyl groups, at least partially fluorinated linear ones
  • Alkyl groups at least partially fluorinated branched
  • Alkyl groups perfluorinated linear alkyl groups and
  • linear alkyl groups linear at least partially fluorinated alkyl groups or linear
  • perfluorinated alkyl groups can be the chemical
  • Coefficients of friction represent a measure of the sliding and in particular static friction and thus also reflect adhesion or adhesion properties.
  • Fluorinated head groups can also be hydrophobic as well as high due to their high content oliophobic properties reduce soiling of various kinds. In some cases, even one can
  • Branched alkyl groups branched at least partially fluorinated alkyl groups or branched
  • branched perfluorinated alkyl groups exploit to cover or shield a wide range of silicone surface. So you can do less
  • alkyl groups at least partially fluorinated
  • Alkyl groups or perfluorinated alkyl groups are here and below groups, in particular with one
  • Chain length n of 1 ⁇ n ⁇ 100, preferably 1 n ⁇ 50, more preferably 1 n ⁇ 20, particularly preferably 1 ⁇ n ⁇ 10. Further preferred chain lengths are, for example
  • Fluorinated alkyl groups or short perfluorinated alkyl groups can have the desired effect of reducing to achieve adhesion.
  • Alkyl groups at least partially fluorinated or perfluorinated alkyl groups greater than or equal to 2,
  • Adhesion-reducing effect can come to fruition in full.
  • the adhesion can be significantly reduced.
  • the higher the degree of fluorination of the alkyl group the more the adhesion can be reduced. This effect comes especially with perfluorinated
  • the head group may be non-fluorinated, at least partially fluorinated or
  • the anchor group of the chemical compounds is bonded to the silicone by a covalent bond. It is therefore a directional bond in which the chemical compounds by means of
  • the anchor group of the chemical compounds is bound to the at least one surface by a covalent bond to chemically active centers.
  • the chemically active centers may be functional groups on the silicone surface which, by virtue of their chemical nature, are capable of forming covalent bonds with the anchor group of the chemical compounds.
  • the embodiments of the chemically active centers on the silicone surface can be influenced by various types of pretreatment of the silicone. Are conceivable depending on the underground and
  • Plasma treatments for example under low pressure or atmospheric conditions, using various types of gases or gas mixtures.
  • Wet-chemical pretreatments or pretreatment by means of UV radiation are also conceivable.
  • Silicone surface as active surface centers conceivable that can be linked with a suitable anchor group as a partner.
  • a suitable anchor group as a partner.
  • Anchor group can still be an electrophile and active
  • Typical active surface centers on the silicone surface may be, for example, silicone surface-OH
  • Silicone surface bonded hydroxy groups Silicone surface-OOH, but also silicone surface-R c -COOH, where R c is a hydrocarbon radical such as a methylene radical be.
  • R c is a hydrocarbon radical such as a methylene radical be.
  • NH 3 plasma or similar plasmas.
  • the anchor group of the chemical compounds is selected from a group comprising the following compounds:
  • radicals Xi to X 3 may be -H or Ri, wherein Ri is an alkyl, and
  • X4 is selected from the group comprising
  • X5, Xe are independently selected from the group comprising
  • X7 is selected from the group comprising
  • Ri may be an alkyl or a fluorinated alkyl. In particular, Ri is one
  • short chain alkyl group e.g. an alkyl radical of chain length 1 ⁇ n ⁇ 7.
  • alkyl radical of chain length 1 ⁇ n ⁇ 7.
  • Particularly preferred are methyl, ethyl, propyl, butyl and pentyl.
  • Ri is methyl or ethyl.
  • the symbol "*" stands for the
  • Attachment point to which the remaining chemical compound for example the head group or a middle group, can be bound.
  • the indicated anchor groups is e.g. an attachment of the anchor group to the silicone surface to form acid esters (e.g., carboxylic acid esters, sulfonic acid esters, etc.) but also to form urea derivatives or
  • the anchor group is a group of the following general formula: i
  • radicals Xi to X 3 are independently selected from the group comprising
  • radicals Xi to X 3 may be -H or Ri, wherein Ri is an alkyl.
  • Such anchor groups form in particular stable covalent bonds with the already mentioned hydroxy groups or hydroperoxy groups
  • radicals Xi to X 3 are selected from Cl, -Br, -I, -OH, -ORi.
  • nucleophilic groups for example amino groups, for example -H 2
  • anchor groups are also possible for the anchor groups.
  • the chemical compounds additionally have, in addition to the anchor group and the head group, a middle group which is arranged between the anchor group and the head group.
  • the middle group may be directly covalently bound to the anchor group on the one hand and to the head group on the other hand. But it is also possible that between the middle group and the anchor group, for example, a
  • Bridge atom is located, via which the connection takes place.
  • a strongly fluorinated alkyl radical eg, an alkyl radical in which more than 50% of the H atoms by F atoms, preferably more than 75% of the H atoms by F- Atoms are replaced
  • a perfluorinated alkyl radical in particular to use a perfluorinated alkyl radical
  • the middle group perfluorinated
  • the middle group is selected from a group comprising linear alkyls, linear fluorinated alkyls, polyethylene glycol, polyethylenediamine, siloxanes and silanes.
  • the middle group preferably has between 1 and 100 carbon atoms or silicon atoms in the backbone of the middle group, in particular between 1 and 50, more preferably between 1 and 20, particularly preferably between 1 and 10 and most preferably between 1 and 5 carbon atoms or silicon atoms
  • Middle group is a siloxane group of the general formula - (0-SiR q R p ) m -, where m is the same values as just may be described for alkyl-based middle groups and where R q and R p may be hydrogen or short-chain alkyl radicals such as methyl or ethyl.
  • R q and R p may each independently be one
  • the chemical compounds are at least partially removable from the silicone.
  • the monolayer produced by the reaction is at least partially removable from the silicone.
  • Head groups can be undone.
  • Removal of the shielding effect can be achieved, for example, by removing the fluorine-containing head groups.
  • the restoration of the shielding effect can be achieved, for example, by removing the fluorine-containing head groups.
  • Adhesion leads to a good adhesiveness or adhesion possibility on the surface and, if the platelet is arranged at its place of use in an optoelectronic component, can be exploited to form one or more further components, for example further
  • Encapsulation material good on the surface and can
  • the wafer according to one embodiment may further comprise a material selected from a group including the conversion substances, diffusion particles, fillers and
  • the platelet may contain at least one conversion substance and as
  • Conversion plate be formed or contain diffusion particles and be formed as a diffuser layer. Thus it can be used as a conversion plate or as a diffuser layer in an optoelectronic component, for example an LED.
  • the conversion plate or the diffuser layer can be particularly well on at least one surface due to the reduced stickiness
  • the method comprises the steps:
  • Process step AI contacted electrically.
  • the method produces an optoelectronic component which contains the platelet described above.
  • Component may be, for example, an LED.
  • optical properties of the device are thus not affected by the chemical compounds on the surface of the platelet, as little or no
  • Adhere particles on the surface of the plate, and the thickness of the layer of the chemical compounds is so small that the transparency is maintained. Furthermore, the surface of the plate has little or no
  • step B) comprises
  • Substeps B1) providing chemical compounds comprising at least one anchor group and a head group, and B2) reacting the anchor group of the chemical compounds with silicone on at least one surface of the platelet, wherein the adhesion to the at least one surface is reduced by the head groups of the chemical compounds ,
  • the method of providing the chip can be carried out with less technical effort and at a lower cost compared to conventional methods of reducing tackiness.
  • a covalent bond is formed between the anchor group and the silicone surface. Covalent bonds allow a directional and particularly stable attachment of the chemical compounds.
  • the at least one surface before the method step B2) is subjected to a pretreatment.
  • a pre-treatment here is a surface treatment or
  • Pre-treatment is based on the type of substrate, ie the properties of the respective silicone, as well as on the nature of the anchor group of the chemical compound.
  • pretreatments may be UV radiation or plasma treatment.
  • pretreatment of a silicone surface can significantly increase the density of the chemically active surface centers.
  • Plasma treatment can be broken chemical bonds on the surface of the silicone and highly reactive or
  • metastable groups such as radicals or hydroperoxides arise. They increase the reactivity of the silicone surface and may either react themselves with the anchor group of the chemical compounds or continue to react to functional groups on the silicone surface (eg hydroxy groups). In this way, more functional groups are on the silicone surface.
  • the pretreatment can be carried out with a plasma.
  • a plasma is, for example, oxygen plasma, argon plasma and NH 3 plasma or plasma from mixtures of these gases. But other common plasma treatments can be used.
  • oxygen plasma oxygen plasma
  • argon plasma argon plasma
  • NH 3 plasma NH 3 plasma or plasma from mixtures of these gases.
  • other common plasma treatments can be used.
  • the use of atmospheric plasma with air as the process gas if no oxidation-sensitive surfaces are present.
  • the inventors of the present invention have found that by using an oxygen plasma, the density of the chemically active surface centers on the silicone surface, in particular of silicone surface OH and
  • Silicone surface OOH but also silicone surface R c -COOH (where R c is an alkyl group, for example methylene) can be significantly increased. In this way, significantly more chemical compounds can be attached to the silicone surface, which leads to a greater reduction of adhesion.
  • NH 3 plasmas can be nitrogen-containing
  • silicone surface NY 2 produce. Such centers are suitable for example, for bonding anchor groups based on isocyanates.
  • the inventors of the present invention have further recognized that by the method according to the invention, even without oxidizing plasmas, the density of the active chemical
  • Silicon surface centers on the silicone surface can be increased. Suitable are e.g. Plasmas of hydrogen or
  • Inert gas plasmas can also be used.
  • plasmas of noble gases such as argon plasma or helium plasma are suitable.
  • method step B2) is carried out with a method selected from the group consisting of dip coating,
  • CVD chemical vapor deposition
  • PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition
  • the deposition from the gas phase is suitable for the
  • Adhesion is reduced on the surface of the platelet, thus preventing sticking of the platelet to the placement tool. Furthermore, suction or contact forces can be reduced and thus impressions in the plate can be prevented. As a result, the optical properties of the plate or the subsequent device are not affected and there are no visual
  • Tool side can also be used on special surfaces, such as a
  • Teflon coating or a roughening can be omitted, since the adhesion to the tool already by the chemical Compounds on the surface of the plate is reduced.
  • the method step D) comprises a sealing of the active
  • the active layer stack and the platelets arranged thereon are encapsulated with a potting material, in particular by "foil-assisted molding.”
  • a potting material in particular by "foil-assisted molding.”
  • a sealing material applied in process step D for example, a
  • Flash can be more easily removed from the surface of the wafer by less adhesion to the wafer.
  • Process step D) the sub-steps Dl) at least
  • Optoelectronic device on the plate include.
  • the component may be, for example, a
  • Sub-steps D1) and D2) can be used in addition to the sealing of the active layer sequence and the platelet, in particular after sealing the active
  • sub-steps D1) and D2) can also be carried out without sealing the active layer sequence and the platelet.
  • the chemical compounds on the surface of the silicone are a reversible coating of the silicone. After the at least partial removal of the chemical compounds and their shielding effect, the restored adhesion and thus wettability or liability on the surface can be exploited to another
  • Component such as an encapsulation and / or an optic, such as a lens to arrange on the plate and - in the case of another component - with adhesive too
  • the method step D 1) can take place by means of a plasma process.
  • the plasma may be selected from an argon plasma, hydrogen plasma, oxygen plasma or mixtures thereof. Depending on
  • the method step D1) can be carried out with an argon plasma process.
  • the removal of the chemical compounds in method step D1) can also be effected by means of UV radiation and / or wet-chemical.
  • a substrate an active layer stack on the substrate, electrical contacts and a
  • Such a device can be manufactured, for example, by a method according to the above-mentioned embodiments. All the features mentioned in connection with the plate and with the method thus also apply to the optoelectronic component and vice versa.
  • the plate is on the active
  • the optoelectronic component can furthermore have a potting which laterally surrounds the active layer stack and the platelet. Due to the reduced stickiness or wettability on the active
  • Layer stack remote surface of the plate is on the surface of the plate little or no
  • Quantity of potting material available This may optionally continue to be easily removed, since the adhesion to the surface of the plate is low. This will be the optical properties such as brightness and
  • the optoelectronic component can have a
  • Encapsulation which is arranged on the substrate and the layer stack and the plate wrapped.
  • the encapsulation may for example have the shape of a window or a lens.
  • Such an encapsulation can contain glass and / or plastic, for example, as the material or consist of glass and / or plastic.
  • An encapsulation or an encapsulation can protect the electrical contacts, for example bonding wires, of the component and the chip from mechanical action.
  • the optoelectronic component may be any optical component.
  • the plate can be used in the optoelectronic component as a conversion plate.
  • it may comprise one or more conversion substances in addition to the silicone.
  • the optoelectronic component can furthermore be used for the
  • Plasma processes are treated so that the chemical compounds are largely removed.
  • an additional component such as an encapsulant or optic such as a lens may be placed on the platelet.
  • the liability is then at least
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a
  • FIG. 2 shows the structure of a monomolecular layer on a wafer according to an exemplary embodiment
  • FIGS. 3a to 3d show an exemplary embodiment of the method for producing an optoelectronic one
  • Figure 4a shows the schematic side view of a
  • Figures 4b and 4c show illustrations of a plan view of a reference plate after the loading process
  • Figures 5a to 5c show images of differently treated silicone surfaces.
  • Figure 1 shows the schematic side view of a plate according to an embodiment.
  • the chip 1 has a layer 30 on one of its surfaces.
  • the chip 1 comprises a silicone and, if it is to be used, for example, as a conversion layer in a component, may further comprise one or more conversion substances
  • the layer 30 contains chemical compounds which are covalently bonded to the surface of the silicone.
  • the chemical compounds each comprise an anchor group 3, a
  • the chemical compounds are bound to the silicone of the platelet 1 with the anchor group 3 and form a
  • the chemical compounds reduce the adhesion on the surface of the plate 1 by the head groups 4.
  • contamination of the plate 1 by adhesion of particles on the surface of the plate 1 is significantly reduced.
  • the reduced adhesion facilitates the handling of the plate 1 during processing.
  • the suction and contact pressure during assembly can be reduced so that prints on the plate 1 prevented or greatly reduced. If the wafer 1 is used in an optoelectronic component and sealed to or on the wafer 1, for example by encapsulation, the accumulation of undesirable residues or flashes (flash) can be prevented on the surface and thus the optical
  • the plate is arranged so that the surface having the chemical compounds facing away from the active layer stack of the device. Any residues of, for example, potting material present on the surface of the wafer 1 can be removed very easily because of the low adhesion to the surface. The reduction of silicone tackiness of the surface of the
  • Platelet 1 takes place, for example, by the attachment of fluorohydrocarbon chains with the aid of a
  • connection can for example
  • Particle adhesion can be a significant reduction of
  • Silicone surface to be detected This can be explained by the formation of a SAM covering the sticky silicone surface.
  • the layer 30 is also at least partially or completely removable from the wafer 1, so that the
  • the plate 1 is used in an optoelectronic component and after the processing and optionally after sealing, another component such as
  • encapsulation or optics on the wafer 1 is to be applied. Then, after removing the
  • Encapsulation or an adhesive used for the adhesion of the optics can take place, for example, by means of a plasma process.
  • Figure 2 shows the chemical structure of such a layer 30 based on an embodiment. On the left is a picture
  • Hydroxyl group shown as an example of a chemically active surface center on the silicone surface (indicated here as a dash) of the platelet 1. On the left is a
  • the latter has a silyl
  • Anchor group 3 a CH2CH2 ⁇ group as middle group 5, and a (CF2) 7CF3 ⁇ group as head group 4.
  • the active one is a CH2CH2 ⁇ group as middle group 5, and a (CF2) 7CF3 ⁇ group as head group 4.
  • Surface center which in this example is a hydroxy group, may be in pretreatment of the platelet
  • the silyl anchor group reacts with the
  • the anchor group 3 of the chemical compound is bonded to the silicone via the oxygen by means of a covalent bond 2.
  • the head groups 4 can either be bound directly to the anchor groups 3, but it is also possible that a middle group 5 between the anchor group 3 and the
  • Head group 4 is arranged, as shown by way of example in Figure 2.
  • the chemical compounds may together form a layer 30, which may also be referred to as a film.
  • the armature, center and head groups 3, 4 and 5 shown in Figure 2 are just one embodiment.
  • the thickness L of the layer 30 is about 1 nm.
  • the anchor group 3 of the chemical compounds reacts with the silicone at least in areas of the surface of the
  • Platelets 1 For example,
  • Anchor function can be connected to the silicone surface.
  • the fluorocarbon chains for example, in a wet-chemical immersion process as a dilute solution
  • a chemical compound which can be applied by means of CVD is, for example, 1H, 1H, 2H, 2H-
  • Perfluorodekyltrichlorosilane With a dip coating
  • 1-metoxy-2-propanol can be applied and attached to the silicone surface as hydrolyzed silane.
  • Reference sample can be detected. This can be explained by the formation of a, the sticky silicone surface shielding SAM.
  • FIGS. 3a to 3d show schematic side views of a method for producing an optoelectronic component based on an exemplary embodiment.
  • the component shown in FIGS. 3 a to 3 d is, for example, an LED.
  • FIG. 3a shows the method step A) in which a
  • Metallizations 20 and 22 and bonding wire 21, comprises.
  • FIG. 3b shows the method step C) in which the chip 1 is applied to the active layer stack 40.
  • the fixation of the plate 1 on the active layer stack 40 can be done for example with an adhesive, in particular a silicone.
  • the layer 30 is arranged on the side facing away from the layer stack 40 side of the plate 1. For clarity, the remaining reference numerals in Figure 3b are no longer
  • FIG. 3a is a diagrammatic representation of FIG. 3a
  • FIGS. 3c and 3d show method step D) in which the optoelectronic component is completed.
  • the wafer 1 is sealed with the layer 30 and the active layer stack 40.
  • the layer 30 has a low adhesion or wettability, tarnishing of the casting 50 on the plate 1 is avoided or
  • the layer 30 can be removed at least partially by, for example, a plasma process.
  • this step is shown by way of example after sealing with a potting 50.
  • the surface of the plate 1, which faces away from the layer stack 40, is thus no longer covered by the layer 30, but instead now has a surface 30a, which has the original stickiness or adhesiveness of the silicone.
  • On top of this sticky surface 30a at least one further component, such as a
  • Encapsulation and / or optics such as a lens are applied and under utilization
  • Liability possibility of the surface 30 a for example, be attached by means of an adhesive.
  • the reversibility of the coating 30 on the wafer 1 is utilized.
  • FIG. 4a shows a schematic side view
  • the layer 30 reduces the adhesion to the plate 1, reduced suction and contact forces can be used, whereby the plate 1 can be used largely or completely undamaged at the destination.
  • an optoelectronic component such as an LED that is particularly important for maintaining the brightness and radiation characteristics of the
  • Figures 4b and 4c show illustrations of a plan view of a reference plate, which is not inventive
  • Coating 30 has been processed and with a placement tool 60.
  • the placement tool 60 had a
  • FIGS. 5a to 5c show photographs of top views of silicone surfaces which are untreated or treated according to the invention.
  • Figure 5a shows a reference surface which is untreated and accordingly has high tack.
  • Figure 5a shows a reference surface which is untreated and accordingly has high tack.
  • Figure 5b shows a silicone surface having a layer 30 containing the chemical compounds.
  • the number of particles on the surface compared to Figure 5a is significantly reduced.
  • Figure 5c a

Abstract

Es wird ein Plättchen (1) für ein optoelektronisches Bauelement angegeben, das ein Silikon aufweist, wobei auf zumindest einer Oberfläche des Plättchens (1) chemische Verbindungen umfassend jeweils eine Ankergruppe (3) und eine Kopfgruppe (4) vorhanden sind, und die chemischen Verbindungen mit der Ankergruppe (3) an das Silikon gebunden sind, und wobei die Adhäsion auf der zumindest einen Oberfläche durch die Kopfgruppe (4) der chemischen Verbindungen vermindert ist. Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben, welches ein solches Plättchen (1) enthält. Es wird weiterhin das optoelektronische Bauelement angegeben.

Description

Beschreibung
Plättchen für ein optoelektronisches Bauelement, Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement
Die Erfindung betrifft ein Plättchen für ein
optoelektronisches Bauelement, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements sowie ein
optoelektronisches Bauelement.
Komponenten optoelektronischer Bauelemente, die Silikon aufweisen, können an den Oberflächen aufgrund des Silikons häufig klebrig sein. Bei einer hohen Klebrigkeit, etwa gegenüber Partikeln aus der Umgebung oder gegenüber
Werkzeugen, die mit den Komponenten in Kontakt kommen, kann es zu einer Vielzahl von Problemen während der Prozessierung der Komponenten und auch im Betrieb der Bauelemente, in die die Komponenten eingesetzt werden, kommen.
Eine Möglichkeit zur Verringerung der Klebrigkeit stellt eine Versiegelung der Silikonoberfläche mit einer nichtklebenden, polymeren bis glasartigen Schicht mittels aktiver Abscheidung durch ein Plasmaverfahren dar. Als Ausgangsmaterial findet hier das Monomer Hexamethyldisiloxan (HMDSO) Verwendung. Die Versiegelung kann jedoch die optischen Eigenschaften wie die Helligkeit oder Abstrahlcharakteristik beeinträchtigen beziehungsweise visuellle Veränderungen verursachen. Visuelle Veränderungen sind beispielsweise eine trübe, milchige
Oberfläche bei dickeren Beschichtungen, wie sie bei einer
Versiegelung auftreten können. Eine dickere Beschichtung kann zudem die Dimension der versiegelten Komponente verändern. Weiterhin ist das herkömmliche Verfahren beziehungsweise dessen Effekt nicht reversibel, eine spätere Entfernung der Versiegelung ist also nicht möglich.
Werkzeugseitig, beispielsweise im Falle einer
Bestückungsmaschine, können spezielle Oberflächen wie eine Teflonbeschichtung oder eine Aufrauung eingesetzt werden, um die Anhaftung einer klebrigen Silikonoberfläche zu
verringern. Dadurch wird die Werkzeugstandzeit erheblich reduziert .
Weiterhin müssen etwaige Rückstände von Materialien,
beispielsweise Vergussmaterialien, die bei dem Einbau einer Komponente in einem optoelektronischen Bauelement auf der Oberfläche der Komponente entstehen können, unter großem Aufwand wieder entfernt werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, verbesserte
Komponenten für optoelektronische Bauelemente anzugeben. Eine weitere Aufgabe ist es ein optoelektronisches Bauelement, in dem eine solche Komponente eingesetzt wird, und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, das eine solche Komponente enthält, anzugeben. Diese Aufgaben werden durch ein Plättchen, ein Verfahren und ein
optoelektronisches Bauelement gemäß den unabhängigen
Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen des Plättchens, des Verfahrens und des Bauelements sind Gegenstand abhängiger Ansprüche .
Es wird ein Plättchen für ein optoelektronisches Bauelement angegeben, das ein Silikon aufweist. Auf zumindest einer Oberfläche des Plättchens sind chemische Verbindungen
vorhanden, die jeweils eine Ankergruppe und eine Kopfgruppe umfassen, und die chemischen Verbindungen sind mit der Ankergruppe an das Silikon gebunden. Die Adhäsion auf der zumindest einen Oberfläche ist durch die Kopfgruppen der chemischen Verbindungen vermindert. Das Plättchen weist Dimensionen auf, die den Einsatz des Plättchens in einem optoelektronischen Bauelement
ermöglichen. Beispielsweise ist das Plättchen so
dimensioniert, dass es weitestgehend oder vollständig
deckungsgleich auf einem aktiven Schichtenstapel eines optoelektronischen Bauelements, beispielsweise einer Licht emittierenden Diode (LED), angeordnet werden kann.
Unter „Oberfläche" ist hier und im Folgenden eine Fläche zu verstehen, die entlang der Haupterstreckungsrichtung des Plättchens und parallel zu einer zweiten Fläche (einer zweiten Oberfläche) verläuft. Die beiden Oberflächen sind über senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung angeordneten Seitenflächen miteinander verbunden. Das Plättchen ist somit im Wesentlichen eben. Es ist auch denkbar, dass die
chemischen Verbindungen auf beiden Oberflächen des Plättchens und/oder auf einer, mehreren oder allen Seitenflächen
vorhanden sind.
Weiterhin versteht sich, dass die Ankergruppe der chemischen Verbindungen, die an der zumindest einen Oberfläche vorhanden sind, an das Silikon gebunden ist, das sich an der
Außenoberfläche des Plättchens befindet (im Gegensatz zu dem Silikon, das im Inneren des Plättchens vorhanden ist) . Daher kann diese Oberfläche hier und im Folgenden auch als
„Silikonoberfläche" bezeichnet werden.
Unter Adhäsion soll hier und im Folgenden eine Klebrigkeit verstanden werden, insbesondere eine Neigung der Silikonoberfläche zur Anhaftung von Partikeln aus der
Umgebung oder von Werkzeugoberflächen, die mit der
Silikonoberfläche in Kontakt gebracht werden. Partikel aus der Umgebung können beispielsweise Partikel sein, wie sie bei großtechnischen Fertigungsprozessen häufig vorzufinden sind, wie beispielsweise Metallstäube oder Metallspäne, keramische Stäube, abgetrennte Silikonpartikel, oder auch normaler Staub oder sonstige Verunreinigungen. Die Partikelgrößen liegen dabei typischerweise im Mikrometerbereich. Unter Adhäsion ist weiterhin auch eine gute Haftungsmöglichkeit beziehungsweise Benetzbarkeit für andere Materialien, beispielsweise
Klebstoffe, zu verstehen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass sich die Klebrigkeitseigenschaften von Plättchen, die Silikon aufweisen, durch die Anbindung chemischer Verbindungen beeinflussen lassen. Hierbei eignen sich insbesondere
chemische Verbindungen, die eine Ankergruppe und eine
Kopfgruppe umfassen, wobei die Kopfgruppe Eigenschaften aufweist, welche eine Verminderung der Adhäsion, also der
Klebrigkeit, ermöglichen, während durch die Ankergruppe die Anbindung der chemischen Verbindungen an die
Silikonoberfläche erfolgt. Die Ankergruppe ist also an die Silikonoberfläche gebunden, während die Kopfgruppe nach außen, also von dem Plättchen weg, gerichtet ist. Durch eine derart modifizierte Oberfläche des Plättchens kann dessen Klebrigkeit beziehungsweise Adhäsion deutlich verringert werden . Dadurch wird die Handhabung des Plättchens während seiner Prozessierung erleichtert, insbesondere beim
Bestückungsprozess in beispielsweise einem Rüttelförderer, Sorter oder Taper, sowohl innerhalb der Bauteilprozessierung als auch beim späteren Aufbau auf Kundenseite. Dadurch lassen sich Ausbeuten erhöhen und Produktionskosten vermindern, insbesondere da ein manuelles Eingreifen vermieden wird. Auch speziell angepasste Werkzeuge, die höhere Anschaffungspreise und/oder niedrigere Standzeiten haben, sind bei verminderter Klebrigkeit der mit ihnen in Kontakt gebrachten
Silikonoberflächen nicht mehr notwendig. Durch die
verminderte Adhäsion beziehungsweise Klebrigkeit auf
zumindest einer Oberfläche des Plättchens können beim
Bestücken niedrigere Ansaug- beziehungsweise Anpresskräfte angewandt werden, wodurch Abdrücke vom Werkzeug auf den
Plättchen vermieden beziehungsweise verringert werden.
Das Plättchen ist durch das Vorhandensein der chemischen Verbindungen und damit der verminderten Adhäsion auf
zumindest einer Oberfläche somit intern besonders gut prozessierbar, ohne dass eine optische Veränderung durch beispielsweise solche Abdrücke auftritt.
Sofern das Plättchen die spätere Außenoberfläche eines optoelektronischen Bauelements bildet, können dort auch unerwünschte Partikelanhaftungen, die zu unkontrollierten Änderungen der resultierenden Produktperformance, wie etwa eine Helligkeitsverringerung oder eine andere
Abstrahlcharakteristik führen würden, verhindert oder vermindert werden.
Auch im Falle einer Verkapselung des Plättchens, nachdem es auf beispielsweise einem aktiven Schichtenstapel eines optoelektronischen Bauelements aufgebracht wurde, können auf dessen Oberfläche, an der die chemischen Verbindungen
vorhanden sind, unerwünschte Rückstände vom
Verkapselungsmaterial vermieden werden, welche ebenfalls die optischen Eigenschaften wie beispielsweise Helligkeit oder die Abstrahlcharakteristik negativ beeinflussen oder zu unerwünschten visuellen Veränderungen führen würden. Das spätere Entfernen solcher Rückstände, das mit einem großen Aufwand verbunden ist, kann somit vermieden oder aufgrund der verminderten Adhäsion zumindest erheblich erleichtert werden.
Zudem können die chemischen Verbindungen beziehungsweise deren Kopfgruppen von dem Plättchen, nachdem es in einem optoelektronischen Bauelement eingesetzt ist, zumindest teilweise wieder entfernt werden. Die somit
wiederhergestellte Haftungsmöglichkeit auf der Oberfläche des Plättchens kann zur Fixierung weiterer Komponenten, die zur Herstellung des Bauelements benötigt werden, herangezogen werden .
Insgesamt können die Materialien des Plättchens und der darauf angeordneten chemischen Verbindungen so ausgewählt werden, dass die Eigenschaften des Plättchens an seinen
Einsatzort in einem optoelektronischen Bauelement angepasst sind, was beispielsweise die Haftung des Silikons des
Plättchens auf einem Untergrund und die Klebrigkeit bzw. die Oberflächenenergie der Silikonoberfläche, auf der die
chemischen Verbindungen angeordnet sind, betrifft. Gemäß einer Ausführungsform des Plättchens bilden die
chemischen Verbindungen, die mit der Ankergruppe an das
Silikon gebunden sind, eine monomolekulare Schicht aus. Es kommt also nicht zur Ausbildung von mehreren
übereinanderliegenden Schichten der chemischen Verbindungen auf der Silikonoberfläche.
Auf diesem Wege können besonders dünne Schichten der
chemischen Verbindungen von wenigen nm, beispielsweise weniger als 100 nm, insbesondere weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 10 nm, weiter bevorzugt weniger als 5 nm, und besonders bevorzugt weniger als 3 nm, auf der zumindest einen Oberfläche des Plättchens möglich sein. Trotz der sehr dünnen Schichtdicken lässt sich die Adhäsion gegenüber Partikeln oder Werkzeugoberflächen deutlich reduzieren. Der gewünschte Effekt lässt sich also mit einem geringen Materialeinsatz erreichen . Alternativ oder zusätzlich kann die Dicke der Schicht der chemischen Verbindungen größer oder gleich 0,5 nm sein. Damit kann vermieden werden, dass zu geringe Schichtdicken die adhäsionsmindernde Wirkung verringern. Durch die Ausbildung als dünne monomolekulare Schicht
beeinträchtigen die chemischen Verbindungen auch nicht oder nur geringfügig das Aussehen und die optischen Eigenschaften des Plättchens. Beispielsweise können unerwünschte Änderungen der Strahlendurchlässigkeit oder der Transparenz
beziehungsweise eine Änderung des Brechungsindex von Silikon vermieden werden. Auch die Dimensionen des Plättchens werden durch das Vorhandensein der chemischen Verbindungen auf zumindest einer Oberfläche nicht verändert, wie es zum
Beispiel bei einer dickeren Beschichtung mittels HMDSO bei einer Versiegelung der Fall ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden die mit der
Ankergruppe an das Silikon gebundenen chemischen Verbindungen eine selbstorganisierende Monolage (englisch: seif-assembling monolayer, SAM) aus. Durch eine SAM kann eine die klebrige Silikonoberfläche abschirmende Schicht erzeugt werden. Die Verringerung der Adhäsion ist besonders effektiv, je
kompakter die chemischen Verbindungen angeordnet sind. Dafür eignen sich SAMs ganz besonders, da sie einen hohen Ordnungsgrad aufweisen und so eine kompakte Anordnung der chemischen Verbindungen an der Silikonoberfläche ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kopfgruppe aus einer Gruppe ausgewählt, die lineare Alkylgruppen, verzweigte Alkylgruppen, zumindest teilweise fluorierte lineare
Alkylgruppen, zumindest teilweise fluorierte verzweigte
Alkylgruppen, perfluorierte lineare Alkylgruppen und
perfluorierte verzweigte Alkylgruppen umfasst.
Mit linearen Alkylgruppen, linearen zumindest teilweise fluorierten Alkylgruppen beziehungsweise linearen
perfluorierten Alkylgruppen lassen sich die chemischen
Verbindungen besonders kompakt an der Silikonoberfläche anordnen. Je kompakter die Anordnung der chemischen
Verbindungen, umso deutlicher kann die Adhäsion zum Beispiel gegenüber Umgebungspartikeln oder Werkzeugoberflächen
verringert werden. Auch kompakte SAMs können besonders gut mit linearen Alkylgruppen, linearen zumindest teilweise fluorierten Alkylgruppen beziehungsweise linearen
perfluorierten Alkylgruppen erzeugt werden.
Teilweise fluorierte und perfluorierte Kopfgruppen führen zu einer besonders deutlichen Reduzierung der Adhäsion. Außerdem haben fluorierte Gruppen den Effekt, dass sie zu einer
Verminderung des Reibungskoeffizienten führen.
Reibungskoeffizienten stellen ein Maß für die Gleit- und insbesondere Haftreibung dar und spiegeln somit auch Haftbeziehungsweise Adhäsionseigenschaften wider. Wird der
Reibungskoeffizient reduziert, wird auch die Adhäsion der Oberfläche des Plättchens vermindert. Fluorierte Kopfgruppen können zudem aufgrund ihrer hohen sowohl hydrophoben wie auch oliophoben Eigenschaften Verschmutzungen verschiedenster Art vermindern. In manchen Fällen kann sogar eine
selbstreinigende Wirkung möglich sein, indem
Flüssigkeitstropfen an Schichten aufweisend fluorierte
Kopfgruppen abperlen und dadurch zusätzlich Partikel
abwaschen können.
Verzweigte Alkylgruppen, verzweigte zumindest teilweise fluorierte Alkylgruppen beziehungsweise verzweigte
perfluorierte Alkylgruppen als Kopfgruppen verringern
ebenfalls die Adhäsion, wobei sich der hohe sterische
Anspruch der verzweigten Alkylgruppen, verzweigten zumindest teilweise fluorierten Alkylgruppen beziehungsweise
verzweigten perfluorierten Alkylgruppen ausnutzen lässt, um einen breiten Bereich der Silikonoberfläche abzudecken beziehungsweise abzuschirmen. Es können also weniger
chemische Verbindungen zur Verminderung der Adhäsion
notwendig sein, wenn verzweigte (fluorierte) Alkylgruppen als Kopfgruppe vorhanden sind, als mit linearen (fluorierten) Alkylgruppen als Kopfgruppe.
Mit Alkylgruppen, zumindest teilweise fluorierten
Alkylgruppen beziehungsweise perfluorierten Alkylgruppen sind hier und im Folgenden Gruppen insbesondere mit einer
Kettenlänge n von 1 < n < 100 gemeint, bevorzugt 1 n < 50, weiter bevorzugt 1 n < 20, besonders bevorzugt 1 < n < 10. Weiter bevorzugte Kettenlängen sind beispielsweise
Kettenlängen im Bereich von 2 < n < 20 und 2 < n < 10 sowie 3 < n < 20 und 3 < n < 10.
Bereits kurze Alkylgruppen, kurze zumindest teilweise
fluorierte Alkylgruppen beziehungsweise kurze perfluorierte Alkylgruppen können den gewünschten Effekt der Reduzierung der Adhäsion erzielen. Je kürzer die Alkylgruppen, umso dünner ist die sich ausbildende Schicht und umso weniger werden die gewünschten Eigenschaften des Plättchens
beeinflusst. Weiterhin kann die Kettenlänge n der
Alkylgruppen, zumindest teilweise fluorierten beziehungsweise perfluorierten Alkylgruppen größer oder gleich 2,
insbesondere größer oder gleich 3 sein, sodass die
adhäsionsmindernde Wirkung in vollem Umfang zum Tragen kommen kann .
Durch die Nutzung von Kopfgruppen aufweisend fluorierte
Alkylgruppen kann die Adhäsion besonders deutlich reduziert werden. Dabei kann die Adhäsion umso stärker reduziert werden, je höher der Grad der Fluorierung der Alkylgruppe ist. Dieser Effekt kommt besonders bei perfluorierten
Alkylgruppen der allgemeinen Formel CnF2n+i zum Tragen.
Beispielsweise kann es sich bei der Kopfgruppe um nicht fluoriertes, zumindest teilweise fluoriertes oder
perfluoriertes Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n- Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl handeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Ankergruppe der chemischen Verbindungen durch eine kovalente Bindung an das Silikon gebunden. Es handelt sich also um eine gerichtete Bindung, bei der die chemischen Verbindungen mittels
Chemisorption an die Silikonoberfläche gebunden werden, was zu einer besonders stabilen Anbindung führt. Die Reduktion der Adhäsion der Silikonoberfläche beruht somit auf einer kontrollierten Oberflächenbeschichtung des Silikons durch kovalentes Anknüpfen bzw. Aufpfropfen von chemischen
Verbindungen, insbesondere Molekülen einer gewissen
Kettenlänge, zur Änderung des Oberflächencharakters. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Plättchens ist die Ankergruppe der chemischen Verbindungen durch eine kovalente Bindung an chemisch aktive Zentren an der zumindest einen Oberfläche gebunden. Bei den chemisch aktiven Zentren kann es sich dabei um funktionelle Gruppen an der Silikonoberfläche handeln, welche sich aufgrund ihrer chemischen Natur eignen, um mit der Ankergruppe der chemischen Verbindungen kovalente Bindungen einzugehen. Die Ausgestaltungen der chemisch aktiven Zentren auf der Silikonoberfläche kann dabei durch verschiedene Arten der Vorbehandlung des Silikons beeinflusst werden. Denkbar sind je nach Untergrund und
Materialkombination beispielsweise verschiedenartige
Plasmabehandlungen, beispielsweise unter Niederdruck- oder Atmosphärenbedingungen, unter Einsatz verschiedener Arten von Gasen oder Gasmischungen. Auch nasschemische Vorbehandlungen oder eine Vorbehandlung mittels UV-Strahlung sind denkbar. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das Silikon ohne Vorbehandlung zu nutzen. Grundsätzlich sind alle funktionellen Gruppen an der
Silikonoberfläche als aktive Oberflächenzentren denkbar, die sich mit einer geeigneten Ankergruppe als Partner verknüpfen lassen. Beispielhaft können Radikale oder metastabile
Hydroperoxide genannt werden. Bei der Ankergruppe kann es sich weiterhin um ein Elektrophil und bei dem aktiven
Oberflächenzentrum auf der Silikonoberfläche um ein
Nukleophil handeln und umgekehrt.
Typische aktive Oberflächenzentren auf der Silikonoberfläche können beispielsweise Silikonoberfläche-OH
("Silikonoberfläche-OH" steht dabei für an die
Silikonoberfläche gebundene Hydroxygruppen; dies gilt analog für die weiteren beschriebenen Gruppen) , Silikonoberfläche-OOH, aber auch Silikonoberfläche-Rc-COOH, wobei Rc ein Kohlenwasserstoffrest z.B. ein Methylenrest ist, sein. Je nach Art der Vorbehandlung sind auch andere Gruppen denkbar z.B. Silikonoberfläche-NY2, mit Y = H oder Alykl (z.B. Methyl, Ethyl, etc.), nach einer Vorbehandlung mit einem NH3-Plasma (oder ähnlichen Plasmen) . Insbesondere können durch Vorbehandlung mit H3 Plasma Oberflächenzentren der Form Silikonoberfläche-NH2 gebildet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Plättchens ist die Ankergruppe der chemischen Verbindungen aus einer Gruppe ausgewählt, die folgende Verbindungen umfasst:
Figure imgf000014_0001
wobei
die Reste Xi bis X3 unabhängig voneinander
ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend
-Cl, -Br, -I, -OH, -ORi, -H, -Ri,
wobei höchstens zwei der Reste Xi bis X3 -H oder Ri sein können, wobei Ri ein Alkyl ist, und
X4 ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend
-Cl, -Br, -I, -OH, -H, -OSiXiX2X3
X5, Xe unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend
-Cl, -Br, -I, -OH, -ORi, -H, X7 ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend
-Cl, -Br, -I, -OH, -ORi.
Bei Ri kann es sich um ein Alkyl oder ein fluoriertes Alkyl handeln. Insbesondere handelt es sich bei Ri um einen
kurzkettigen Alkylrest, z.B. einen Alkylrest der Kettenlänge 1 < n < 7. Besonders bevorzugt sind Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und Pentyl . Beispielsweise ist Ri Methyl oder Ethyl. Das Symbol „ * " steht hierbei jeweils für die
Anbindungsstelle, an welche die übrige chemische Verbindung, beispielsweise die Kopfgruppe oder eine Mittelgruppe, gebunden sein kann. Durch die aufgezeigten Ankergruppen ist z.B. eine Anbindung der Ankergruppe an die Silikonoberfläche unter Ausbildung von Säureestern (z.B. Carbonsäureestern, Sulfonsäureestern etc.) aber auch unter Ausbildung von Harnstoffderivaten oder
Urethanbindungen möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der Ankergruppe um eine Gruppe der folgenden allgemeinen Formel: i
X2 Si * 3
wobei
die Reste Xi bis X3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend
-Cl, -Br, -I, -OH, -ORi, -H, -Ri,
wobei höchstens zwei der Reste Xi bis X3 -H oder Ri sein können, wobei Ri ein Alkyl ist. Durch die Nutzung eines derartigen Silyl-Ankers lässt sich eine starke Anbindung der chemischen Verbindung an die
Silikonoberfläche erreichen. Derartige Ankergruppen bilden insbesondere stabile kovalente Bindungen mit den bereits erwähnten Hydroxygruppen oder Hydroperoxygruppen
( Silikonoberfläche-OH, Silikonoberfläche-OOH) als chemisch aktiven Oberflächenzentren aus. Zudem ist es möglich, dass eine kovalente Bindung nicht nur zwischen dem Silyl-Anker und der Silikonoberfläche gebildet wird, sondern es können auch je nach Wahl der Reste Xi bis X3 kovalente Bindungen zwischen den Ankergruppen benachbarter chemischer Verbindungen
ausgebildet werden, wodurch eine noch stabilere Verankerung erreicht werden kann. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn zwei oder alle drei der Reste Xi bis X3 ausgewählt sind aus Cl, -Br, -I, -OH, -ORi.
In einer weiteren Ausführungsform sind für die Ankergruppen auch nukleophile Gruppen z.B. Aminogruppen etwa - H2 möglich. So ist eine effiziente Anbindung an Oberflächen aufweisend elektrophile aktive Oberflächenzentren möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Plättchens weisen die chemischen Verbindungen zusätzlich zur Ankergruppe und zur Kopfgruppe noch eine Mittelgruppe auf, welche zwischen der Ankergruppe und der Kopfgruppe angeordnet ist.
Beispielsweise kann die Mittelgruppe direkt kovalent gebunden sein an die Ankergruppe einerseits und an die Kopfgruppe andererseits. Es ist aber auch möglich, dass sich zwischen der Mittelgruppe und der Ankergruppe beispielsweise ein
Sauerstoff- oder ein Schwefelatom oder ein anderes
Brückenatom befindet, über welches die Anbindung erfolgt. Das gleiche gilt für die Bindung zwischen der Mittelgruppe und der Kopfgruppe. Durch die Wahl geeigneter Mittelgruppen können besonders dicht gepackte und geordnete Schichten erreicht werden.
Beispielsweise können so besonders kompakte
selbstorganisierende Monolagen erzielt werden.
Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass es beispielsweise möglich ist, als Kopfgruppe einen stark fluorierten Alkylrest (z.B. also einen Alkylrest bei welchem mehr als 50% der H- Atome durch F-Atome, bevorzugt mehr als 75% der H-Atome durch F-Atome ersetzt sind) , insbesondere einen perfluorierten Alkylrest zu verwenden, während es für die Mittelgruppe ausreichend ist, herkömmliche Alkylreste ohne Fluorierung oder nur mit teilweiser Fluorierung zu verwenden. Es ist aber auch möglich, dass auch die Mittelgruppe perfluorierte
Alkylreste aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Mittelgruppe ausgewählt aus einer Gruppe, die lineare Alkyle, lineare fluorierte Alkyle, Polyethylenglykol , Polyethylendiamin, Siloxane und Silane umfasst. Die Mittelgruppe weist bevorzugt zwischen 1 und 100 Kohlenstoffatome bzw. Siliziumatome im Rückgrat der Mittelgruppe auf, insbesondere zwischen 1 und 50, weiter bevorzugt zwischen 1 und 20, besonders bevorzugt zwischen 1 und 10 und am meisten bevorzugt zwischen 1 und 5 Kohlenstoffatome bzw. Siliziumatome auf. Die Mittelgruppe kann z.B. die allgemeine Formel -(CH2)m _ oder -(SiH2)m _ aufweisen (mit m = 1 bis 100, insbesondere m = 1 bis 50, bevorzugt m = 1 bis 20, weiter bevorzugt m = 1 bis 10, am meisten bevorzugt m = 1 bis 5) .
Es ist aber ebenfalls möglich, dass es sich bei der
Mittelgruppe um eine Siloxan-Gruppe der allgemeinen Formel - (0-SiRqRp)m- handelt, wobei m die gleichen Werte wie soeben beschrieben für alkylbasierte Mittelgruppen annehmen kann und wobei Rq und Rp Wasserstoff oder kurzkettige Alkylreste z.B. Methyl oder Ethyl sein können. Außerdem kann es sich bei Rq und Rp jeweils unabhängig voneinander auch um einen
Phenylrest handeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die chemischen Verbindungen von dem Silikon zumindest teilweise entfernbar. Somit kann zum Beispiel die Monolage, die durch die
chemischen Verbindungen gebildet wird, beispielsweise mittels eines Plasmaprozesses zumindest teilweise wieder entfernt werden, und damit die ursprüngliche Adhäsion der
Silikonoberfläche wieder hergestellt werden. Die Verminderung der Adhäsion der zumindest einen Oberfläche des Plättchens ist somit reversibel, das bedeutet, dass die abschirmende
Wirkung und damit die chemische Inertheit an der Oberfläche durch die chemischen Verbindungen, insbesondere die
Kopfgruppen, rückgängig gemacht werden kann. Eine
rückstandsfreie Entfernung ist dazu in der Regel nicht maßgeblich. Eine Entfernung der abschirmenden Wirkung kann beispielsweise schon durch ein Entfernen der fluorhaltigen Kopfgruppen erzielt werden. Die Wiederherstellung der
Adhäsion führt zu einer guten Verklebbarkeit beziehungsweise Haftungsmöglichkeit auf der Oberfläche und kann, wenn das Plättchen an seinem Einsatzort in einem optoelektronischen Bauelement angeordnet ist, ausgenutzt werden, um eine oder mehrere weitere Komponenten, beispielsweise weiteres
Verkapselungsmaterial oder eine Optik (zum Beispiel eine Linse) auf dem Plättchen zu applizieren und gegebenenfalls zu verkleben. Aufgrund der wiederhergestellten Adhäsion haftet ein dazu aufgebrachter Klebstoff beziehungsweise ein
Verkapselungsmaterial gut auf der Oberfläche und kann
gegebenenfalls auch kovalente Bindungen oder Bindungen über Wasserstoffbrücken mit der Oberfläche eingehen, wenn die chemischen Verbindungen zumindest teilweise entfernt sind.
Das Plättchen kann gemäß einer Ausführungsform weiterhin ein Material enthalten, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Konversionsstoffe, Diffusionspartikel, Füllstoffe und
Mischungen daraus enthält. Beispielsweise kann das Plättchen zumindest einen Konversionsstoff enthalten und als
Konversionsplättchen ausgebildet sein oder Diffusionspartikel enthalten und als Diffusorschicht ausgebildet sein. Damit kann es als Konversionsplättchen oder als Diffusorschicht in einem optoelektronischen Bauelement, beispielsweise einer LED, verwendet werden. Das Konversionsplättchen oder die Diffusorschicht kann aufgrund der verminderten Klebrigkeit auf zumindest einer Oberfläche besonders gut auf
beispielsweise einem aktiven Schichtenstapel aufgebracht werden, ohne dass Abdrücke auf dem Plättchen durch benutzte Werkzeuge zurückbleiben. Weiterhin kann durch die verminderte Adhäsion eine Veränderung der optischen Eigenschaften des Konversionsplättchens beziehungsweise der Diffusorschicht sowie visuelle Veränderungen, beispielsweise durch anhaftende Partikel vermieden werden.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements angegeben. Das Verfahren umfasst die Schritte:
A) Bereitstellen einer Vorrichtung, die ein Substrat und einen aktiven Schichtenstapel auf dem Substrat umfasst,
B) Bereitstellen eines Plättchens gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen, das ein Silikon aufweist,
C) Aufbringen des Plättchens auf den aktiven Schichtenstapel, und
D) Fertigstellen des optoelektronischen Bauelements. Der aktive Schichtenstapel wird dabei während des Verfahrensschritts A) oder in einem auf den Verfahrensschritt A) oder auf den Verfahrensschritt C) folgenden
Verfahrensschritt AI) elektrisch kontaktiert.
Mit dem Verfahren wird ein optoelektronisches Bauelement hergestellt, das das oben beschriebene Plättchen enthält. Somit sind sämtliche in Bezug auf das Plättchen genannten Merkmale auch für das Verfahren zur Herstellung des
optoelektronischen Bauelements offenbart und umgekehrt. Bei dem mit dem Verfahren hergestellten optoelektronischen
Bauelement kann es sich beispielsweise um eine LED handeln.
Die optischen Eigenschaften des Bauelements werden somit nicht durch die chemischen Verbindungen auf der Oberfläche des Plättchens beeinträchtigt, da keine oder nur wenige
Partikel auf der Oberfläche des Plättchens haften, und die Dicke der Schicht der chemischen Verbindungen so geringfügig ist, dass die Transparenz erhalten bleibt. Weiterhin weist die Oberfläche des Plättchens keine oder nur geringfügige
Abdrücke auf, da geringe Ansaug- bzw. Anpresskräfte während seiner Prozessierung und Bestückung notwendig sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Schritt B) die
Teilschritte Bl) Bereitstellen chemischer Verbindungen, umfassend zumindest eine Ankergruppe und eine Kopfgruppe, und B2) Reaktion der Ankergruppe der chemischen Verbindungen mit Silikon an zumindest einer Oberfläche des Plättchens auf, wobei die Adhäsion an der zumindest einen Oberfläche durch die Kopfgruppen der chemischen Verbindungen vermindert wird.
Ein derartiges Verfahren ermöglicht es somit, die
Klebrigkeit, also die Partikelanhaftung beziehungsweise den Reibungskoeffizienten des in dem optoelektronischen
Bauelement eingesetzten Plättchens zu verringern. Dies erleichtert die Verarbeitung, insbesondere die Bestückung des Plättchens und die Herstellung des optoelektronischen
Bauelements. Weiterhin kann das Verfahren zum Bereitstellen des Plättchens mit geringerem technischen Aufwand und im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zur Verminderung der Klebrigkeit mit geringeren Kosten ausgeführt werden. Im Verfahrensschritt B2) wird eine kovalente Bindung zwischen der Ankergruppe und der Silikonoberfläche gebildet. Kovalente Bindungen erlauben eine gerichtete und besonders stabile Anknüpfung der chemischen Verbindungen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die zumindest eine Oberfläche vor dem Verfahrensschritt B2) einer Vorbehandlung unterzogen. Mit einer Vorbehandlung ist hierbei eine Oberflächenbehandlung beziehungsweise
Oberflächenfunktionalisierung gemeint. Die Art der
Vorbehandlung ist dabei auf die Art des Untergrundes, also die Eigenschaften des jeweiligen Silikons anzupassen, sowie auf die Natur der Ankergruppe der chemischen Verbindung.
Beispiele für Vorbehandlungen können UV-Strahlung oder eine Behandlung mittels Plasma sein.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass durch eine Vorbehandlung einer Silikonoberfläche die Dichte der chemisch aktiven Oberflächenzentren deutlich erhöht werden kann. Durch UV-Strahlung und/oder
Plasmabehandlung können chemische Bindungen an der Oberfläche des Silikons gebrochen werden und hoch reaktive oder
metastabile Gruppen wie z.B. Radikale oder Hydroperoxide entstehen. Sie erhöhen die Reaktivität der Silikonoberfläche und können entweder selbst mit der Ankergruppe der chemischen Verbindungen reagieren oder zu funktionellen Gruppen an der Silikonoberfläche (z.B. Hydroxygruppen) weiterreagieren. Auf diese Weise stehen mehr funktionelle Gruppen auf der
Oberfläche des Silikons für eine Reaktion mit der Ankergruppe der chemischen Verbindungen zur Verfügung. So kann eine höhere Dichte der chemischen Verbindungen auf der Oberfläche des Plättchens erreicht, eine kompaktere Schicht erzeugt, und die Adhäsion bzw. Klebrigkeit weiter reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Vorbehandlung mit einem Plasma erfolgen. Besonders gut geeignete Plasmen sind dabei beispielsweise Sauerstoff- Plasma, Argon-Plasma und NH3-Plasma oder Plasma aus Gemischen dieser Gase. Aber auch andere übliche Plasmabehandlungen können Anwendung finden. Für großflächige oder industrielle Anwendungen eignet sich beispielsweise auch die Nutzung von Atmosphärenplasma mit Luft als Prozessgas, sofern keine oxidationsempfindlichen Oberflächen vorliegen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass durch den Einsatz eines Sauerstoffplasmas die Dichte der chemisch aktiven Oberflächenzentren auf der Silikonoberfläche insbesondere von Silikonoberfläche-OH und
Silikonoberfläche-OOH aber auch Silikonoberfläche-Rc-COOH (wobei Rc eine Alkylgruppe, z.B. Methylen ist) deutlich gesteigert werden kann. Auf diese Art und Weise lassen sich deutlich mehr chemische Verbindungen an die Silikonoberfläche anbinden, was zu einer stärkeren Adhäsionsminderung führt.
Durch NH3-Plasmen lassen sich stickstoffhaltige
Oberflächenzentren etwa die zuvor bereits genannten Zentren, Silikonoberfläche-NY2, erzeugen. Derartige Zentren eignen sich z.B. für ein Anbinden von Ankergruppen auf der Basis von Isocyanaten .
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben weiterhin erkannt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren auch ohne oxidierende Plasmen die Dichte der aktiven chemischen
Oberflächenzentren an der Silikonoberfläche erhöht werden kann. Geeignet sind z.B. Plasmen von Wasserstoff oder
Gemische von Wasserstoff und Argon. Auch Inertgas-Plasmen können Verwendung finden. Insbesondere Plasmen von Edelgasen wie Argon-Plasma oder Helium-Plasma sind geeignet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt der Verfahrensschritt B2) mit einem Verfahren, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Tauchbeschichtung,
Sprühbeschichtung, Rotationsbeschichtung (engl. Spin
coating) , Abscheidung aus der Gasphase, insbesondere
chemische Gasphasenabscheidung (engl, „chemical vapor deposition", CVD) umfasst. Denkbar ist zudem die Nutzung plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD, „Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition") .
Die Reaktion der Ankergruppe mit der Silikonoberfläche im Rahmen einer Tauch-, Rotations- oder Sprühbeschichtung kann zu einer zuverlässigen Schicht- bzw. Filmbildung und damit Reduzierung der Adhäsion führen. Zugleich sind diese
Verfahren für einen Einsatz im großtechnischen Maßstab geeignet. Insbesondere für schwer verdampfbare chemische Verbindungen sind Tauch-, Rotations- und Sprühbeschichtung geeignet.
Die Abscheidung aus der Gasphase eignet sich für die
Abscheidung in die Gasphase ohne Zersetzung überführbarer chemischer Verbindungen und ist für den großtechnischen
Maßstab besonders geeignet. Sie erlaubt eine rasche und kostengünstige Fertigung des Plättchens. Insgesamt kann der Verfahrensschritt B) , also die
Bereitstellung des beschichteten Plättchens vergleichsweise kostengünstig durchführbar sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird im
Verfahrensschritt C) das Plättchen derart auf den aktiven
Schichtenstapel aufgebracht, dass die Oberfläche, auf der die chemischen Verbindungen vorhanden sind, auf der vom aktiven Schichtenstapel abgewandten Seite des Plättchens angeordnet ist. Somit kann einerseits die Klebrigkeit des Silikons der nichtbeschichteten Oberfläche zur Haftung des Plättchens auf dem aktiven Schichtenstapel ausgenutzt werden, andererseits entfaltet die Oberfläche, auf der die chemischen Verbindungen vorhanden sind, auf der vom aktiven Schichtenstapel
abgewandten Seite des Plättchens die bereits genannten
Vorteile. Insbesondere wird das Bestücken des aktiven
Schichtenstapels mit dem Plättchen erleichtert, da die
Adhäsion auf der Oberfläche des Plättchens vermindert ist und somit ein Kleben des Plättchens am Bestückungswerkzeug verhindert wird. Weiterhin können Ansaug- beziehungsweise Anpresskräfte verringert werden und somit Abdrücke in dem Plättchen verhindert werden. Dadurch werden die optischen Eigenschaften des Plättchens bzw. des späteren Bauelements nicht beeinträchtigt und es treten keine visuellen
Veränderungen an dem Plättchen auf. Werkzeugseitig kann auch auf spezielle Oberflächen, wie beispielsweise eine
Teflonbeschichtung oder eine Aufrauung, verzichtet werden, da die Anhaftung am Werkzeug bereits durch die chemischen Verbindungen auf der Oberfläche des Plättchens verringert ist .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Verfahrensschritt D) ein Abdichten des aktiven
Schichtenstapels und des Plättchens. Dabei kann
beispielsweise der aktive Schichtenstapel und das darauf angeordnete Plättchen mit einem Vergussmaterial umspritzt werden, insbesondere durch „foil assisted molding". Durch die verminderte Klebrigkeit der Oberfläche des Silikonplättchens kann der Spritzgrat verringert werden, beziehungsweise kann ein entstandener Spritzrgrat leichter entfernt werden.
Durch die verminderte Klebrigkeit beziehungsweise Adhäsion der vom Schichtenstapel abgewandten Oberfläche des Plättchens wird weiterhin verhindert, dass ein im Verfahrensschritt D) aufgebrachtes Abdichtungsmaterial, beispielsweise ein
Verguss, auf dieser Oberfläche angeordnet wird. Vielmehr kann ein Überlaufen und sich Ansammeln von Vergussmaterial auf der Oberfläche verhindert werden. Somit bleiben die optischen Eigenschaften des Plättchens auch nach der Abdichtung
erhalten. Ein möglicherweise dennoch entstehender Grat
(Flash) kann durch geringere Haftung am Plättchen leichter von der Oberfläche des Plättchens entfernt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der
Verfahrensschritt D) die Teilschritte Dl) zumindest
teilweises Entfernen der chemischen Verbindungen und D2) Aufbringen zumindest einer weiteren Komponente des
optoelektronischen Bauelements auf dem Plättchen umfassen. Bei der Komponente kann es sich beispielsweise um eine
Verkapselung und/oder eine Optik, insbesondere eine Linse handeln. Die Teilschritte Dl) und D2) können zusätzlich zu dem Abdichten der aktiven Schichtenfolge und des Plättchens erfolgen, insbesondere nach einem Abdichten der aktiven
Schichtenfolge und des Plättchens. Alternativ können die Teilschritte Dl) und D2) auch ohne ein Abdichten der aktiven Schichtenfolge und des Plättchens erfolgen.
Es können also die chemischen Verbindungen von der von dem Schichtenstapel abgwandten Oberfläche des Plättchens
zumindest teilweise entfernt werden und somit die
ursprüngliche Klebrigkeit des Silikons zumindest teilweise wieder hergestellt werden. Es handelt sich bei den chemischen Verbindungen an der Oberfläche des Silikons somit um eine reversible Beschichtung des Silikons. Nach dem zumindest teilweisen Entfernen der chemischen Verbindungen und ihrer abschirmenden Wirkung kann die wiederhergestellte Adhäsion und damit Benetzbarkeit beziehungsweise Haftungsmöglichkeit auf der Oberfläche dazu ausgenutzt werden, eine weitere
Komponente wie eine Verkapselung und/oder eine Optik, wie beispielsweise eine Linse, auf dem Plättchen anzuordnen und - im Falle einer weiteren Komponente - mit Klebstoff zu
fixieren. Durch die wiederhergestellte Haftungsmöglichkeit beziehungsweise Benetzbarkeit wird dabei eine gute Haftung ermöglicht . Gemäß einer Ausführungsform kann der Verfahrensschritt Dl) mittels eines Plasmaprozesses erfolgen. Das Plasma kann ausgewählt sein aus einem Argon-Plasma, Wasserstoff-Plasma, Sauerstoffplasma oder Mischungen daraus. Je nach
Beschaffenheit der zu entfernenden chemischen Verbindungen beziehungsweise deren Kopfgruppen können auch andere Gase ausgewählt werden, um negative Einflüsse auf das darunter befindliche Silikon oder die Vorrichtung zu vermeiden. Insbesondere kann der Verfahrensschritt Dl) mit einem Argon- Plasmaprozess erfogen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Entfernen der chemischen Verbindungen im Verfahrensschritt Dl) auch mittels UV- Strahlung und/oder nasschemisch erfolgen.
Es wird weiterhin ein optoelektronisches Bauelement
angegeben, das ein Substrat, einen aktiven Schichtenstapel auf dem Substrat, elektrische Kontaktierungen und ein
Plättchen gemäß den oben genannten Ausführungen auf dem aktiven Schichtenstapel aufweist. Ein solches Bauelement kann beispielsweise mit einem Verfahren gemäß den oben genannten Ausführungsformen hergestellt werden. Sämtliche in Verbindung mit dem Plättchen und mit dem Verfahren genannten Merkmale gelten somit auch für das optoelektronische Bauelement und umgekehrt .
Das Plättchen ist dabei derart auf dem aktiven
Schichtenstapel angeordnet, dass die Oberfläche, auf der chemische Verbindungen vorhanden sind und somit die Adhäsion verringert ist, auf der von dem aktiven Schichtenstapel abgewandten Seite des Plättchens angeordnet ist. Das optoelektronische Bauelement kann weiterhin einen Verguss aufweisen, der den aktiven Schichtenstapel und das Plättchen seitlich umgibt. Aufgrund der verringerten Klebrigkeit beziehungsweise Benetzbarkeit auf der von dem aktiven
Schichtenstapel abgewandten Oberfläche des Plättchens ist auf der Oberfläche des Plättchens kein oder nur eine geringe
Menge Vergussmaterial vorhanden. Dieses kann gegebenenfalls weiterhin leicht wieder entfernt werden, da die Anhaftung an der Oberfläche des Plättchens gering ist. Dadurch werden die optischen Eigenschaften wie Helligkeit und
Abstrahlcharakteristik des Bauelements nicht beeinträchtigt.
Alternativ kann das optoelektronische Bauelement eine
Verkapselung aufweisen, die auf dem Substrat angeordnet ist und den Schichtenstapel sowie das Plättchen umhüllt.
Weiterhin kann die Verkapselung beispielsweise die Form eines Fensters oder einer Linse aufweisen. Eine solche Verkapselung kann beispielsweise als Material Glas und/oder Kunststoff enthalten oder aus Glas und/oder Kunststoff bestehen.
Ein Verguss oder eine Verkapselung können die elektrischen Kontaktierungen, beispielsweise Bonddrähte, des Bauelements sowie das Plättchen vor mechanischer Einwirkung schützen.
Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich
beispielsweise um eine lichtemittierende Diode (LED) handeln. Das Plättchen kann in dem optoelektronischen Bauelement als Konversionsplättchen eingesetzt sein. Dazu kann es neben dem Silikon einen oder mehrere Konversionsstoffe umfassen.
Das optoelektronische Bauelement kann weiterhin für den
Einsatz in einem übergeordneten Bauelement geeignet sein. Beispielsweise kann die Oberfläche des Plättchens, auf der die chemischen Verbindungen vorhanden sind, mittels eines
Plasmaprozesses derart behandelt werden, dass die chemischen Verbindungen weitgehend entfernt werden. Durch die so
erhaltene wiederhergestellte Klebrigkeit beziehungsweise Verklebbarkeit der Oberfläche des Plättchens kann eine zusätzliche Komponente, beispielsweise eine Verkapselung oder eine Optik wie beispielsweise eine Linse, auf dem Plättchen angeordnet werden. Die Haftung erfolgt dann zumindest
teilweise über die klebrige Oberfläche des Plättchens beziehungsweise über einen Klebstoff, der gut an der
Oberfläche des Plättchens haften kann.
Im Folgenden werden ein hier beschriebenes Plättchen, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements und ein optoelektronisches Bauelement unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
Ausführungsbeispiels eines Plättchens,
Figur 2 zeigt den Aufbau einer monomolekularen Schicht auf einem Plättchen gemäß eines Ausführungsbeispiels, die Figuren 3a bis 3d zeigen ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements ,
Figur 4a zeigt die schematische Seitenansicht eines
Ausführungsbeispiels eines Plättchens und einer
Bestückungs orrichtung,
Figuren 4b und 4c zeigen Abbildungen einer Draufsicht eines Referenzplättchens nach dem Bestückungsvorgang, die Figuren 5a bis 5c zeigen Abbildungen von unterschiedlich behandelten Silikonoberflächen.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Figur 1 zeigt die schematische Seitenansicht eines Plättchens gemäß eines Ausführungsbeispiels. Das Plättchen 1 hat auf einer seiner Oberflächen eine Schicht 30. Das Plättchen 1 umfasst ein Silikon und kann, wenn es beispielsweise als Konversionsschicht in einem Bauelement eingesetzt werden soll, weiterhin einen Konversionsstoff oder mehrere
Konversionsstoffe sowie andere Füllstoffe enthalten. Die Schicht 30 enthält chemische Verbindungen, welche kovalent an die Oberfläche des Silikons gebunden sind. Die chemischen Verbindungen umfassen jeweils eine Ankergruppe 3, eine
Kopfgruppe 4 und gegebenenfalls eine Mittelgruppe 5. Die chemischen Verbindungen sind mit der Ankergruppe 3 an das Silikon des Plättchens 1 gebunden und bilden eine
monomolekulare Schicht 30 aus. Diese kann demnach eine Dicke von beispielsweise 10 nm aufweisen.
Die chemischen Verbindungen vermindern die Adhäsion auf der Oberfläche des Plättchens 1 durch die Kopfgruppen 4. Dadurch ist eine Verschmutzung des Plättchens 1 durch Anhaftung von Partikeln auf der Oberfläche des Plättchens 1 deutlich reduziert. Weiterhin erleichtert die verminderte Adhäsion das Handling des Plättchens 1 während der Prozessierung.
Insbesondere, wenn das Plättchen 1 in Kontakt mit Werkzeug kommt, wie beispielsweise einem Rüttelförderer, einem Sorter, einem Taper oder während des Bestückungsprozesses, wird ein Anhaften des Plättchens 1 an dem jeweiligen Werkzeug
vermieden und zusätzlich kann die Ansaug- und Anpresskraft während der Bestückung so verringert werden, dass Abdrücke auf dem Plättchen 1 verhindert oder stark vermindert sind. Wird das Plättchen 1 in einem optoelektronischen Bauelement eingesetzt und an oder auf dem Plättchen 1 beispielsweise durch Umspritzen abgedichtet, kann auf der Oberfläche die Ansammlung von unerwünschten Rückständen beziehungsweise Grate (Flash) verhindert werden und somit die optischen
Eigenschaften wie Helligkeit und Abstrahlcharakteristik des Bauelements erhalten werden. Dazu ist das Plättchen so angeordnet, dass die die chemischen Verbindungen aufweisende Oberfläche von dem aktiven Schichtenstapel des Bauelements abgewandt ist. Etwaige auf der Oberfläche des Plättchens 1 vorhandene Rückstände von beispielsweise Vergussmaterial können sehr leicht entfernt werden aufgrund der geringen Haftung an der Oberfläche. Die Reduktion der Silikonklebrigkeit der Oberfläche des
Plättchens 1 erfolgt beispielsweise durch die Anbindung von Fluorkohlenwasserstoffketten mit Hilfe einer
Silylankerfunktion . Die Anbindung kann beispielsweise
nasschemisch im Tauchverfahren als verdünnte Lösung erfolgen. In Tests zur Prüfung der Klebrigkeit, insbesondere der
Partikelanhaftung kann eine signifikante Reduktion der
Partikelanzahl im Vergleich zur unbehandelten
Silikonoberfläche nachgewiesen werden. Dies kann durch die Ausbildung einer die klebrige Silikonoberfläche abschirmenden SAM erklärt werden.
Die Schicht 30 ist zudem von dem Plättchen 1 zumindest teilweise oder vollständig entfernbar, sodass die
ursprüngliche Adhäsion beziehungsweise Benetzbarkeit
beziehungsweise Verklebbarkeit des Silikons in dem Plättchen 1 wieder hergestellt werden kann. Dies ist vorteilhaft, wenn das Plättchen 1 in einem optoelektronischen Bauelement eingesetzt wird und nach der Prozessierung und gegebenenfalls nach dem Abdichten noch eine weitere Komponente wie
beispielsweise Verkapselung oder eine Optik auf dem Plättchen 1 aufgebracht werden soll. Dann kann nach Entfernen der
Schicht 30 die Klebrigkeit des Silikons zur Haftung der
Verkapselung beziehungsweise eines Klebstoffs für die Haftung der Optik verwendet werden. Die Entfernung der Schicht 30 kann beispielsweise mittels eines Plasmaprozesses erfolgen.
Figur 2 zeigt den chemischen Aufbau einer solchen Schicht 30 anhand eines Ausführungsbeispiels. Links im Bild ist eine
Hydroxylgruppe gezeigt, als Beispiel für ein chemisch aktives Oberflächenzentrum auf der Silikonoberfläche (hier als Strich angedeutet) des Plättchens 1. Weiterhin links ist ein
Beispiel für eine chemische Verbindung zur Anbindung an die Silikonoberfläche gezeigt. Letztere weist eine Silyl-
Ankergruppe 3, eine CH2CH2~Gruppe als Mittelgruppe 5, und eine (CF2 ) 7CF3~Gruppe als Kopfgruppe 4 auf. Das aktive
Oberflächenzentrum, das in diesem Beispiel eine Hydroxygruppe ist, kann in einer Vorbehandlung des Plättchens
beispielsweise durch UV-Strahlung oder eine Plasmabehandlung auf der Oberfläche des Plättchens hergestellt werden.
In dem Verfahren zur Herstellung bzw. Bereitstellung eines Plättchens 1, auf dessen Oberfläche chemische Verbindungen vorhanden sind, reagiert die Silyl-Ankergruppe mit der
Hydroxygruppe auf der Silikonoberfläche. Zudem ist es auch möglich, dass je nach Ankergruppe 3 auch Bindungen mit benachbarten Ankergruppen 3 ausgebildet werden. Dies zeigt exemplarisch die Darstellung auf der rechten Seite im Bild. Die Ankergruppe 3 der chemischen Verbindung ist mittels einer kovalenten Bindung 2 an das Silikon über den Sauerstoff gebunden. Die Kopfgruppen 4 können entweder direkt an die Ankergruppen 3 gebunden sein, es ist aber auch möglich, dass eine Mittelgruppe 5 zwischen der Ankergruppe 3 und der
Kopfgruppe 4 angeordnet ist, wie beispielhaft in Figur 2 gezeigt. Die chemischen Verbindungen können zusammen eine Schicht 30 ausbilden, die auch als Film bezeichnet werden kann .
Aufgrund der gerichteten Anbindung über kovalente Bindungen an die Silikonoberfläche mittels Chemisorption erfolgt keine Mehrschichtbildung, also keine Multilagen, sondern es wird maximal eine Einfachbedeckung, also eine Monolage, erreicht. Für eine signifikante Reduktion der Klebrigkeit ist es allerdings nicht erforderlich, dass eine vollständige
monomolekulare Bedeckung der Silikonoberfläche mit den chemischen Verbindungen erreicht wird, sondern auch ein geringerer Bedeckungsgrad kann bereits zu dem gewünschten Effekt der verringerten Adhäsion führen. Die in Figur 2 gezeigten Anker-, Mittel- und Kopfgruppen 3, 4 und 5 sind lediglich ein Ausführungsbeispiel. In diesem Fall beträgt die Dicke L der Schicht 30 ungefähr 1 nm.
Bei der Herstellung der Schicht 30 auf der Silikonoberfläche reagiert die Ankergruppe 3 der chemischen Verbindungen mit dem Silikon zumindest in Bereichen der Oberfläche des
Plättchens 1. Beispielsweise können
Fluorkohlenwasserstoffketten mit Hilfe einer Silyl-
Ankerfunktion an die Silikonoberfläche angebunden werden. Die Fluorkohlenwasserstoffketten können beispielsweise in einem nasschemischen Tauchverfahren als verdünnte Lösung
aufgebracht werden. Ebenfalls denkbar ist die Aufbringung mittels eines Verfahrens aus der Gasphase wie CVD oder PECVD. Eine chemische Verbindung, die mittels CVD aufgebracht werden kann, ist beispielsweise 1H, 1H, 2H, 2H-
Perfluorodekyltrichlorosilan . Mit einer Tauchbeschichtung kann beispielsweise l-Metoxy-2-Propanol aufgebracht werden und als hydrolisiertes Silan auf der Silikonoberfläche angebunden sein. In einem Test zur Prüfung der Partikelanhaftung kann nach einer solchen Beschichtung eine signifikante Reduktion der Partikelanzahl im Vergleich zu einer unbehandelten
Referenzprobe nachgewiesen werden. Erklärt werden kann dies durch die Ausbildung einer, die klebrige Silikonoberfläche abschirmenden SAM.
Die Figuren 3a bis 3d zeigen schematische Seitenansichten eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anhand eines Ausführungsbeispiels. Bei dem in den Figuren 3a bis 3d gezeigten Bauelement handelt es sich beispielhaft um eine LED.
Figur 3a zeigt den Verfahrensschritt A) , in dem eine
Vorrichtung bereitgestellt wird, welche ein Substrat 10, einen aktiven Schichtenstapel 40 auf dem Substrat 10 und elektrische Kontaktierungen, hier gezeigt als
Metallisierungen 20 und 22 sowie Bonddraht 21, umfasst.
Der Verfahrensschritt B) wurde bereits im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert, nämlich das Bereitstellen eines Plättchens 1, das ein Silikon aufweist und eine Schicht 30 auf einer Oberfläche. Selbstverständlich können auch Plättchen 1, die zusätzlich einen Konversionsstoff enthalten, eingesetzt werden. Weiterhin sind als chemische Verbindungen sämtliche Kombinationen der oben beschriebenen Anker- 3, Mittel- 5 und Kopfgruppen 4 möglich. Figur 3b zeigt den Verfahrensschritt C) , in dem das Plättchen 1 auf dem aktiven Schichtenstapel 40 aufgebracht wird. Die Fixierung des Plättchens 1 auf dem aktiven Schichtenstapel 40 kann beispielsweise mit einem Klebstoff, inbesondere einem Silikon erfolgen. Dabei ist zu beachten, dass die Schicht 30 auf der von dem Schichtenstapel 40 abgewandten Seite des Plättchens 1 angeordnet wird. Der Übersichtlichkeit halber sind die übrigen Bezugszeichen in Figur 3b nicht mehr
gezeigt. Diesbezüglich wird auf Figur 3a verwiesen.
Die Figuren 3c und 3d zeigen den Verfahrensschritt D) , in dem das optoelektronische Bauelement fertiggestellt wird. Gemäß Figur 3c wird das Plättchen 1 mit der Schicht 30 und der aktive Schichtenstapel 40 abgedichtet. Hierzu wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3c ein Verguss 50 um das
Plättchen 1 und den aktiven Schichtenstapel herum
aufgebracht, beispielsweise durch Spritzgießen oder
Vergießen. Dadurch, dass die Schicht 30 eine geringe Adhäsion beziehungsweise Benetzbarkeit aufweist, wird ein Auflaufen des Vergusses 50 auf das Plättchen 1 vermieden oder
verhindert. Dadurch wird der Spritzgrat verringert. Sollte trotzdem ein Überschuss an Vergussmaterial 50 auf der Schicht 30 entstehen, kann dieser leicht wieder entfernt werden, da nur eine geringe Haftung auf dem Plättchen 1 beziehungsweise dessen Schicht 30 vorliegt.
Alternativ zu dem Verfahrensschritt in Figur 3c oder auch zusätzlich dazu kann die Schicht 30 durch beispielsweise einen Plasmaprozess zumindest teilweise wieder entfernt werden. Gemäß Figur 3d ist dieser Schritt beispielhaft nach einem Abdichten mit einem Verguss 50 gezeigt. Die Fläche des Plättchens 1, die von dem Schichtenstapel 40 abgewandt ist, ist somit nicht mehr von der Schicht 30 bedeckt, sondern weist nunmehr eine Oberfläche 30a auf, die die ursprüngliche Klebrigkeit beziehungsweise Verklebbarkeit des Silikons aufweist. Auf diese klebrige Oberfläche 30a kann nun nach Bedarf zumindest eine weitere Komponente, wie eine
Verkapselung und/oder eine Optik wie beispielsweise eine Linse aufgebracht werden und unter Ausnutzung
Haftungsmöglichkeit der Oberfläche 30a auch beispielsweise mittels eines Klebstoffs befestigt werden. Hier wird die Reversibilität der Beschichtung 30 auf dem Plättchen 1 ausgenutzt.
Figur 4a zeigt in schematischer Seitenansicht ein
Bestückungswerkzeug 60 über einem Plättchen 1 mit der Schicht 30. Mit dem Werkzeug 60 wird das Plättchen 1 angesaugt, zu dem gewünschten Ort transportiert und dort aufgepresst.
Dadurch, dass die Schicht 30 die Adhäsion auf dem Plättchen 1 verringert, können verringerte Ansaug- und Anpresskräfte verwendet werden, wodurch das Plättchen 1 weitgehend oder vollständig unbeschadet an dem Zielort eingesetzt werden kann. Bei dem Einsatz in einem optoelektronischen Bauelement wie beispielsweise einer LED ist das insbesondere wichtig zur Erhaltung der Helligkeit und Abstrahlcharakteristik des
Bauelements . Die Figuren 4b und 4c zeigen Abbildungen einer Draufsicht auf ein Referenzplättchen, welches keine erfindungsgemäße
Beschichtung 30 aufweist und mit einem Bestückungswerkzeug 60 verarbeitet wurde. Das Bestückungswerkzeug 60 wies eine
Aufrauung bzw. eine spezielle Form zur Verringerung der
Silikonplättchenanhaftung auf. Aufgrund der hohen Klebrigkeit auf dem Silikonplättchen sind deutlich Abdrücke des Werkzeugs 60 auf dem Silikonplättchen sichtbar, hervorgerufen durch hohe Ansaug- und Anpresskräfte. Die Figuren 5a bis 5c zeigen Aufnahmen von Draufsichten von Silikonoberflächen, die unbehandelt sind oder erfindungsgemäß behandelt sind. Figur 5a zeigt eine Referenzoberfläche, welche unbehandelt ist und dementsprechend eine hohe Klebrigkeit aufweist. Hier sind deutlich viele Partikel erkennbar, welche auf der
Referenzoberfläche anhaften. Figur 5b zeigt eine Silikonoberfläche, welche eine Schicht 30, die die chemischen Verbindungen enthält, aufweist. Hier ist die Anzahl der Partikel auf der Oberfläche im Vergleich zu Figur 5a deutlich reduziert. In Figur 5c, eine
Vergrößerung der Figur 5b, ist zudem zu sehen, dass keine Änderung des visuellen Eindrucks auf der Silikonoberfläche durch die Beschichtung mit der Schicht 30 entstanden sind, was den Einsatz des Plättchens 1 in einem optoelektronischen Bauelement gut ermöglicht. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 113 490.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste
1 Plättchen
2 kovalente Bindung
3 Ankergruppe
4 Kopfgruppe
5 Mittelgruppe
10 Substrat
20 Metallisierung
21 Bonddraht
22 Metallisierung
30 Schicht
30a Oberfläche
40 aktiver Schichtenstapel
50 Verguss
60 BestückungsWerkzeug
L Dicke

Claims

Patentansprüche
1. Plättchen (1) für ein optoelektronisches Bauelement, das ein Silikon aufweist, wobei
- auf zumindest einer Oberfläche des Plättchens (1) chemische Verbindungen umfassend jeweils eine Ankergruppe (3) und eine Kopfgruppe (4) vorhanden sind, und die chemischen
Verbindungen mit der Ankergruppe (3) an das Silikon gebunden sind, und
- wobei die Adhäsion auf der zumindest einen Oberfläche durch die Kopfgruppen (4) der chemischen Verbindungen vermindert ist .
2. Plättchen (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mit der Ankergruppe (3) an das Silikon gebundenen
chemischen Verbindungen eine monomolekulare Schicht (30) ausbilden .
3. Plättchen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mit der Ankergruppe (3) an das Silikon gebundenen chemischen Verbindungen eine selbst organisierende Monolage (30) ausbilden.
4. Plättchen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopfgruppe (4) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die lineare Alkylgruppen, verzweigte Alkylgruppen, zumindest teiweise fluorierte lineare Alkylgruppen, zumindest teilweise fluorierte verzweigte Alkylgruppen, perfluorierte lineare Alkylgruppen und perfluorierte verzweigte Alkylgruppen umfasst.
5. Plättchen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ankergruppe (3) der chemischen Verbindungen durch eine kovalente Bindung an das Silikon gebunden ist.
6. Plättchen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ankergruppe (3) der chemischen Verbindungen aus einer Gruppe ausgewählt ist, die folgende Verbindungen umfasst :
Figure imgf000040_0001
wobei
die Reste Xi bis X3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend -Cl, -Br, -I, -OH, -ORi, -H, -Ri,
wobei höchstens zwei der Reste Xi bis X3 -H oder Ri sein können, wobei Ri ein Alkyl ist, und
X4 ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend
-Cl, -Br, -I, -OH, -H, -OSiXiX2X3
X5, Xe unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend
-Cl, -Br, -I, -OH, -ORi, -H,
X7 ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend
-Cl, -Br, -I, -OH, -ORi.
7. Plättchen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die chemischen Verbindungen zusätzlich eine Mittelgruppe (5) umfassen, welche zwischen der Ankergruppe (3) und der Kopfgruppe (4) angeordnet ist.
8. Plättchen (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mittelgruppe (5) ausgewählt ist aus einer Gruppe, die lineare Alkyle, lineare fluorierte Alkyle, Polyethylenglykol , Polyethylendiamin, Siloxane und Silane umfasst.
9. Plättchen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die chemischen Verbindungen von dem Silikon zumindest teilweise entfernbar sind.
10. Plättchen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin ein Material enthält, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Konversionsstoffe, Diffusionspartikel, Füllstoffe und Mischungen daraus enthält.
11. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements mit den Schritten:
A) Bereitstellen einer Vorrichtung, die ein Substrat (10) und einen aktiven Schichtenstapel (40) auf dem Substrat (10) umfasst,
B) Bereitstellen eines Plättchens (1) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 10, das ein Silikon aufweist,
C) Aufbringen des Plättchens (1) auf den aktiven
Schichtenstapel (40), wobei der aktive Schichtenstapel (40) während des Verfahrensschritts A) oder in einem auf den
Verfahrensschritt A) oder auf den Verfahrensschritt C) folgenden Verfahrensschritt AI) elektrisch kontaktiert wird, D) Fertigstellen des optoelektronischen Bauelements.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt B) die Teilschritte Bl) Bereitstellen chemischer Verbindungen, umfassend
zumindest eine Ankergruppe (3) und eine Kopfgruppe (4), und B2) Reaktion der Ankergruppe (3) der chemischen Verbindungen mit Silikon an zumindest einer Oberfläche des Plättchens (1), wobei die Adhäsion an der zumindest einen Oberfläche durch die Kopfgruppen (4) der chemischen Verbindungen vermindert wird .
13. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zumindest eine Oberfläche vor dem Verfahrensschritt B2) einer
Vorbehandlung unterzogen wird.
14. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorbehandlung mit einem Plasma erfolgt.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Verfahrensschritt B2) mit einem Verfahren erfolgt, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Tauchbeschichtung,
Sprühbeschichtung, Rotationsbeschichtung, Abscheidung aus der Gasphase, insbesondere chemische Gasphasenabscheidung
umfasst .
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Verfahrensschritt D) ein Abdichten des aktiven
Schichtenstapels (40) und des Plättchens (1) umfasst.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der Verfahrensschritt D) die Teilschritte
Dl) zumindest teilweises Entfernen der chemischen
Verbindungen und
D2) Aufbringen zumindest einer weiteren Komponente des optoelektronischen Bauelements auf dem Plättchen (1) umfasst.
18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Verfahrensschritt Dl) mittels eines Plasmaprozesses erfolgt.
19. Optoelektronisches Bauelement, aufweisend ein Substrat (10), einen aktiven Schichtenstapel (40) auf dem Substrat
(10), elektrische Kontaktierungen (20,21,22) und ein
Plättchen (1) gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 auf dem aktiven Schichtenstapel (40).
20. Optoelektronisches Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, weiterhin aufweisend einen Verguss (50), der den aktiven Schichtenstapel (40) und das Plättchen (1) seitlich umgibt oder eine Verkapselung, die auf dem Substrat (10) angeordnet ist und den aktiven Schichtenstapel (40) und das Plättchen (1) umhüllt.
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