Beschreibung

Verfahren zum Befestigen eines Silizium-Blocks an einem Träger dafür und entsprechende Anordnung

Anwendungsgebiet und Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Blocks odgl. aus Silizium an einem Träger dafür sowie eine entsprechende Anordnung eines Silizium-Blocks an einem derartigen Träger.

Es ist bekannt, Silizium-Blöcke, aus denen beispielsweise Wafer für Solarzellen herausgesägt werden, für diesen Bearbeitungsschritt sowie weitere Bearbeitungsschritte an einem Träger zu befestigen. Dies erfolgt üblicherweise über eine Verklebung, wobei der Silizium-Block an dem Träger festgeklebt wird. Dann kann die weitere Handhabung des Silizium-Blocks, insbesondere ein Transport, durch Greifen des Trägers erfolgen, wobei üblicherweise der Silizium-Block dann unter dem Träger hängt. Hierbei ist es oftmals problematisch, eine einigermaßen gleichmäßige Klebefuge zu erhalten, insbesondere mit genau gewünschter Ausrichtung zwischen Träger einerseits und Silizium-Block andererseits.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie eine eingangs genannte Anordnung zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine einfache, sichere und genau definierte Verbindung zwischen Silizium-Block und Träger geschaffen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden nä-

her erläutert. Manche der für die Erfindung geltenden Merkmale werden nur im Zusammenhang mit dem Verfahren oder der Anordnung beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für die Anordnung gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verklebung zwischen Silizium-Block und Träger über eine Klebeschicht in einer Klebefuge erfolgt, wobei die Klebeschicht Fasermaterial und Kleber aufweist. Dies bedeutet also, dass vor allem durch das Fasermaterial in der Klebefuge eine Art Abstandshalterung möglich ist bzw. die Klebefuge, beispielsweise durch das auf dem Träger aufliegende Gewicht des Silizium-Blocks, nicht allzu klein werden kann durch Verdrängen des Klebers selber. Es verbleibt somit eine Mindestdicke der Klebefuge, die durch Art, Aufbau und Dicke des verwendeten Fasermaterials variiert werden kann.

Vorteilhaft wird das Fasermaterial vor dem Anbringen bzw. Anlegen an dem Silizium-Block oder dem Träger mit dem Kleber getränkt oder allgemein versehen. Dies kann beispielsweise durch Aufsprühen von mindestens einer Seite auf das Fasermaterial erfolgen. Vorteilhaft ist ein derartiges Aufbringen des Klebers auf das flächige Fasermaterial bzw. Tränken der einzige Schritt mit Kleber. In Erweiterung kann vorgesehen sein, mindestens eine der beiden zu verklebenden Seiten von Silizium-Block oder Träger mit dem Kleber einzustreichen bzw. dünn zu beschichten. Dies kann durch Aufsprühen, Aufstreichen oder Aufwalzen erfolgen.

Um das Verlaufen von Kleber auf dem Silizium-Block zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass während des gesamten Klebevorgangs zumindest so lange, bis der Kleber zumindest teilweise ausgehärtet ist, so dass er nicht mehr so leicht fließt, die zum Verkleben vorgesehene Seite des Silizium-Blocks nach unten weist. Damit kann vermieden werden,

dass ausgelaufener bzw. tropfender Kleber aufwendig von dem Silizium- Block entfernt werden muss.

Vorteilhaft ist das Fasermaterial gleichmäßig über die gesamte Klebefläche bzw. Klebefuge verteilt. Besonders vorteilhaft steht es sogar seitlich über.

In Ausgestaltung der Erfindung kann das Fasermaterial über den Träger überstehen, insbesondere wenn es durch den ausgehärteten Kleber fest ist. Vorteilhaft kann der Kleber allein oder zusammen mit dem Fasermaterial den Träger seitlich übergreifen und besonders vorteilhaft mit dem Träger verbunden sein. Hierdurch kann beispielsweise auch die Stabilität der Kleberverbindung zwischen Träger und Silizium-Block gegen seitliche Bewegungen verbessert werden. Es ist möglich, das Fasermaterial im seitlichen übergriff in eine Ausnehmung, beispielsweise nach Art einer Nut oder Vertiefung, des Trägers hineingreifen zu lassen. So kann eine Art Umkrallung des Trägers durch den Kleber allein oder zusätzlich verstärkend durch das Fasermaterial erreicht werden als verstärkte Befestigung der Klebeschicht bzw. des Fasermaterials an dem Träger. Zur Einhaltung eines möglichst gleichmäßigen Abstands von Silizium-Block und Träger kann das Fasermaterial über seine Fläche eine gleichmäßige Materialdicke aufweisen. Diese gleichmäßige Materialdicke sollte insbesondere auch dann vorliegen, wenn es mit Kleber getränkt bzw. vollgesaugt ist oder wenn ein hoher Druck auf die Klebefuge ausgeübt wird, beispielsweise weil der Silizium-Block auf dem Träger aufliegt und mit seinem Eigengewicht auf die Klebefuge und somit das Fasermaterial drückt.

Das Fasermaterial weist in Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft eine regelmäßige Anordnung von Fasern auf. Beispielsweise ist es eine gewebte Struktur, alternativ sind auch Gelage oder sonstige textile Schichtmaterialien aus den Fasern vorstellbar. Besonders vorteilhaft wird das Fasermaterial einschichtig in die Klebefuge eingebracht. Sollte die KIe-

befuge eine größere Dicke aufweisen, kann das Fasermaterial auch mehrschichtig vorgesehen werden. Die Dicke des Fasermaterials sollte zur im Verhältnis zur Klebefuge so sein, dass das Fasermaterial unter einem gewissen Druck in der Klebefuge ist, so dass es seine Funktion als Abstandshalter ausüben kann. Ein mögliches Material für die Fasern ist Glasfaser. Alternativ könnten auch sonstige bekannte Faserwerkstoffe verwendet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Klebeschicht elektrisch leitfähig sein und dazu elektrisch leitfähiges Fasermaterial aufweisen und/oder elektrisch leitfähigen Kleber. Möglich sind hier auch Zumischungen von leitfähigen Fasern zu üblichen Glasfasern, beispielsweise mit einem Anteil von etwa 5% bis 10%. Alternativ oder zusätzlich kann ein Kleber elektrisch leitfähig sein, möglicherweise auch als Zusatz zum sonstigen Kleber. Für ein späteres Ablösen der Klebeschicht bzw. Klebeverbindung nach dem Sägen des Waferblocks kann durch Anlegen von Strom an die Klebeschicht ein Stromfluss mit ohmscher Erwärmung erzeugt werden, beispielsweise durch seitliche Kontaktierung. Das ist ein möglicher Mechanismus, um den entsprechend ausgelegten Kleber auf- oder anzulösen zum Ablösen der gesägten Wafer vom Träger.

Beim Aufbringen des Klebers auf das Fasermaterial wird vorteilhaft deutlich mehr Kleber aufgebracht, als nachher zusammen mit dem Fasermaterial in der Klebefuge vorhanden ist. Beim Verkleben wird überschüssiger Kleber aus dem Fasermaterial herausgedrückt, bis die Klebefuge eine gewünschte Fugenbreite aufweist. Dies kann beispielsweise durch das vorgenannte Auflegen des Silizium-Blocks auf den Träger erfolgen, so dass er mit seinem Gewicht das mit Kleber getränkte Fasermaterial verpresst. Selbstverständlich kann auch eine weitere Krafteinwirkung vorgesehen sein.

Nach dem Zusammendrücken von Silizium-Block und Träger bzw. nach dem Aushärten des Klebers, also bei der fertigen Anordnung von Silizi-

um-Block und Träger, kann vorteilhaft in der Klebefuge deutlich mehr Fasermaterial als Kleber vorhanden sein. Dadurch wird die Festigkeit vor allem durch das Fasermaterial bewirkt. Das Verhältnis von Fasermaterial und Kleber kann hier zwischen 3:1 und 5:1 variieren, unter Umständen sogar noch größer sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann für die Klebefuge ein Kleber verwendet werden, der Füllstoff enthält. Als Füllstoff kann entweder Fasermaterial verwendet werden, beispielsweise mit sehr kurzer Faserlänge im Bereich von maximal wenigen Millimetern, während die Fasern des sonstigen Fasermaterials erheblich länger sind. Alternativ können Füllkörper verwendet werden, welche beispielsweise Kugeln odgl. sind, die eine gleichmäßige Größe bzw. gleichmäßigen Durchmesser aufweisen. Auch derartige Füllkörper können verhindern helfen, dass die Klebefuge stellenweise etwa durch Zusammendrücken verschwindet. Derartige Füllkörper können beispielsweise aus Glas odgl. bestehen. Alternativ können Sie aus demselben Material wie der Kleber bestehen, wodurch sich homogene Materialeigenschaften der Klebeschicht ergeben. Dies gilt auch für die Fasern des Fasermaterials.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in Zwischen-überschriften und einzelne Abschnitte beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Anordnung von Träger und Silizium-Block, die über eine Klebefuge mit Fasermaterial und Kleber verbunden sind und

Fig. 2 eine Alternative zur Anordnung aus Fig. 1 , bei der das mit

Kleber getränkte Fasermaterial den Träger übergreift und in seitliche Nuten eingreift.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist in einem schematischen Schnitt durch eine Anordnung 11 gemäß der Erfindung dargestellt, wie ein Silizium-Block 13 mit einem Träger 16 dafür verklebt ist. Die Fig. 1 zeigt die Anordnung 11 nach dem Zusammenfügen der beiden Teile und beispielsweise noch vor dem Aushärten der Verklebung oder direkt danach. Dabei liegt der Silizium- Block 13 mit seiner Unterseite 14 zum Träger 16 hin auf ihm auf, wobei die beiden Seiten 15a und 15b frei sind. Die Unterseite 14 des Silizium- Blocks 13 bildet mit einer Oberseite 17 des Trägers 16 eine Klebefuge 20. Bei Abmessungen des Silizium-Blocks von beispielsweise 200 mm bis 300 mm Breite bzw. Höhe und derselben Breite für den Träger 16 sowie seiner Höhe von etwa 50 mm kann die Klebefuge 20 wenige Millimeter betragen, beispielsweise 1 mm bis 3 mm.

Es ist zu erkennen, wie die Klebefuge 20 vollständig mit Fasermaterial 22 und Kleber 23 gefüllt ist. Des Weiteren ist auch zu erkennen, dass durch das im Wesentlichen gleichmäßig vorhandene Fasermaterial 22 in der Klebefuge 20 die Klebefuge 20 selber etwa gleichbleibende Höhe aufweist.

Aus Fig. 1 ist auch zu erkennen, dass weder Fasermaterial 22 noch Kleber 23 in bedeutendem Ausmaß aus der Klebefuge 20 ausgetreten sind und an die Seiten 18a und 18b des Trägers 16 gelangt sind. Dies kann beispielsweise durch Entfernen von austretendem Kleber 23 oder Faser- material 22 in Folge des Zusammendrückens erreicht werden. Alternativ kann das Einbringen von Fasermaterial 22 und Kleber 23 in die Klebefuge 20 so erfolgen, dass kaum etwas davon austritt. An den Seiten 18a und 18b des Trägers 16 stört dieses jedoch auch nicht, da es von dem Träger 16, welcher beispielsweise aus Glas besteht, relativ leicht mechanisch entfernt werden kann nach dessen Gebrauch.

Nicht dargestellt in Fig. 1 ist das Aufbringen des Klebers 23 auf das noch separate Fasermaterial 22. Dies kann jedoch auf an sich bekannte Art und Weise erfolgen, indem der Kleber 23 von Hand auf das Fasermaterial 22 aufgebracht wird, beispielsweise durch Walzen, Sprühen oder mit einem Pinsel, wobei das Fasermaterial 22 bereits in etwa auf die Fläche der Klebefuge 20 zugeschnitten ist. Alternativ kann es bei größeren Verarbeitungsmengen von einer Zuführeinrichtung kommen, beispielsweise von einer Vorratsrolle, und maschinell bzw. automatisiert mit Kleber 23 versehen werden. Des Weiteren kann entweder die Unterseite 14 des Silizium-Blocks 13 oder die Oberseite 17 des Trägers 16, möglicherweise auch beide, bereits mit Kleber 23 vor dem Aufbringen des Fasermaterials 22 versehen werden.

Wie zuvor ausgeführt worden ist, kann das Fasermaterial 22 aus Glasfasern bestehen in Form gewebter Matten, ebenso aber auch aus anderen Fasern bzw. in anderer Form vorliegen. Dabei sollten die einzelnen Fasern jedoch in etwa die Richtung des Verlaufs der Fasermatte haben, damit eine in etwa gleichbleibende Dicke erreicht werden kann für eine etwa gleichbleibende Klebefuge 20. Als Kleber 23 kann ein Epoxidharz verwendet werden, alternativ andere für derartige Faserverbundmaterialien verwendete Harze oder Kleber, beispielsweise auch ein vorgenann-

ter Kleber mit gewisser elektrischer Leitfähigkeit. Eine Aushärtung kann durch Erwärmen beschleunigt werden.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausbildung einer Anordnung 111 dargestellt. Auch hier ist ein Silizium-Block 113 mit Seiten 115a und 115b und einer Unterseite 114 über eine Klebefuge 120 mit einem Träger 116 verbunden. In der Klebefuge 120 befindet sich wieder Fasermaterial 122 samt Kleber 123. Anders als in Fig. 1 ist hier jedoch das Fasermaterial 122 seitlich über die Klebefuge 120 hinaus geführt und weist einen Verlauf mit einer Art Umkrallung 121a und 121 b an den beiden Seiten auf. Diese Umkrallung 121 greift in Nuten 119a und 119b in den Seiten 118a und 118b des Trägers 116 ein. Wie aus Fig. 2 leicht zu erkennen ist, bildet diese Ausbildung des Fasermaterials 122 samt Kleber 123 gerade durch die Umkrallungen 121a und 121 b eine besonders feste Verbindung zu dem Träger 116. So kann eine noch stabilere Verbindung als in Fig. 1 hergestellt werden.

Zur Herstellung der Anordnung 111 wird, ähnlich wie zu Fig. 1 beschrieben, dass mit Kleber getränkte oder versehene Fasermaterial 122, welches seitlich deutlich über die Klebefuge 120 übersteht, so über den oberen Bereich der Seiten 118a und 118b des Träger 116 umgelegt bzw. umgebogen, dass es mit seinen Außenkanten in die Nut 119a und 119b eingreift. Dadurch wird eben die gezeigte Umkrallung 121a und 121b gebildet. Auch wenn deren Verlauf in Fig. 2 relativ eckig dargestellt ist, kann er in der Praxis abgerundeter sein bzw. genau an den Seiten 118a und 118b des Trägers 116 entlang verlaufen. Eine Formgebung dieser Umkrallung 121a und 121 b ist auch durch Hilfsmittel wie beispielsweise von außen angelegte Formen möglich. Diese Formen können beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie das seitlich überstehende Fasermaterial 122 nicht nur in die Nuten 119a und 119b eindrücken, sondern auch insgesamt eine Formgebung bewirken, insbesondere eine entsprechende Außenkontur der Umkrallungen 121a und 121 b.

Aus Fig. 2 ist zu ersehen, dass zur Herstellung dieser Anordnung 111 das Fasermaterial 122 an den Seiten etwa 30 mm bis 50 mm über die Seiten der Klebefuge 120 überstehen sollte.

Alternativ zu einer Umkrallung 121 mit Fasermaterial ist es auch vorstellbar, dass nur der Kleber seitlich den Träger 116 umkrallt. Hier wäre die Festigkeit zwar etwas geringer, aber immer noch vorteilhaft.

Zusätzlich zu den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Fasermaterial 22 samt Kleber 23 in den Klebefugen 20 können auch noch die vorgenannten Füllkörper vorgesehen sein. Diese können entweder nach dem Kleber auf das Fasermaterial aufgebracht werden oder aber bereits zusammen mit dem Kleber bzw. mit diesem vermischt. Alternativ können sie nach dem Auflegen des mit Kleber versehenen Fasermaterials 22 beispielsweise auf die Oberseite 17 des Trägers 16 aufgebracht bzw. aufgestreut werden.

Vorteilhaft wird das mit Kleber 23 versehene Fasermaterial 22 zuerst auf die Oberseite 17 des Trägers 16 aufgebracht. Anschließend wird der Silizium-Block 13 mit seiner Unterseite 14 darauf aufgesetzt. Zusätzlich zu seinem Eigengewicht kann weiterer Druck von oben ausgeübt werden für eine stabile Verbindung sowie um möglichst viel Kleber 23 aus dem Fasermaterial 22 herauszudrücken. Dabei sollte, beispielsweise durch von außen angesetzte Richtmittel, darauf geachtet werden, dass Träger 16 und Silizium-Block 13 eine genaue Ausrichtung zueinander aufweisen, zumindest parallel sind bzw. Unterseite 14 parallel ist zu Oberseite 17.