DE10064629A1 - Verfahren zum Verbinden von Leiterplatten - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leiterplattenverbindungsverfahren, welches einen Kohlenwasserstoffaufbringungsschritt und einen Heißpreßbondierungsschritt umfaßt. Der Kohlenwasserstoffaufbringungsschritt ist ein einleitender Schritt, welcher eine Kohlenwasserstoffverbindung (3) auf eine gedruckte Leiterplatte (1) aufbringt. Der Heißpreßbondierungsschritt heißpreßbondiert eine flexible Leiterplatte (2) auf die gedruckte Leiterplatte (1), indem deren gedruckte Verdrahtungsanschlüsse (12) und leitfähigen Dickfilmanschlüsse (22) einander gegenüber positioniert werden. In dem Heißpreßbondierungsschritt siedet die Kohlenwasserstoffverbindung (3) und reinigt die Oberfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse (12) und der leitfähigen Dickfilmanschlüsse (22), wodurch der Oxidfilm entfernt wird, um die metallischen Abschnitte der Anschlüsse freizulegen. Die Kohlenwasserstoffverbindung (3) dringt in eine thermoplastische Folie (21) oder eine Grundplatte (11) ein, was deren Quellen bewirkt und wodurch die flexible Leiterplatte (2) dicht mit der gedruckten Leiterplatte (1) bondiert. Folglich ist sowohl eine elektrische als auch mechanische feste Bondierung bei sehr geringen Kosten und in einer kurzen Zeit erreicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bonden bzw. Bondieren von Metall und insbesondere ein Verfahren zum Verbinden der Verdrahtung auf zwei Leiter­ platten.

In der Veröffentlichung der Japanischen Ungeprüften Patentanmeldung Heisei 8-330726 ist ein Verfahren zum Verbinden der Metallverdrahtung auf zwei Leiterplatten offenbart, in welchem Leiterplattenelektroden durch Löten miteinander verbunden werden, aufgrund der Tatsache, daß der auf der Oberfläche des Lots gebildete Oxidfilm auf­ grund der Dilatationsenergie bzw. Ausdehnungsenergie ei­ ner siedenden Kohlenwasserstoffverbindung aufgebrochen ist.

Wenn jedoch die Dilatationsenergie einer Kohlenwas­ serstoffverbindung verwendet wird, kann, sogar wenn der Oxidfilm auf den Metalloberflächen des zu schmelzenden Lotes zum Zeitpunkt des Bondens aufgebrochen werden kann, der Oxidfilm auf den Oberflächen des Basismetalls, wel­ ches die Leiterplattenelektroden bildet, nicht entfernt werden, da dieses Basismetall nicht geschmolzen wird. Wenn somit das Löten lediglich auf eine Seite einer Lei­ terplattenelektrode angewendet wird, kann eine ausrei­ chende Bondierungsfestigkeit nicht erhalten werden.

Derzeit existieren Verfahren zum Verwenden eines Preßverbinders, welcher zwei Leiterplatten preßbondiert und fixiert, und ein Verfahren der Verwendung von ACF (anisotrop leitfähigem Film). Das Verfahren der Verwen­ dung eines Preßverbinders verhindert jedoch nicht erhöhte Kosten des Verbinders und einen erhöhten Raumbedarf für eine Verbindung. Das Verfahren der Verwendung von ACF, welches auf dem Punktkontakt von leitfähigen Teilchen ba­ siert, verhindert nicht einen erhöhten Verbindungswider­ stand und ist auch hinsichtlich einer Zuverlässigen Leit­ fähigkeit des Verbindungsabschnitts unzuverlässig.

In diesem Zusammenhang ist ein Verfahren der Verwen­ dung eines isolierenden Klebstoffs in JP-A Nr. S60-140896, welches hier als Stand der Technik 1 bezeichnet wird, und ein Verfahren der Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs in JP-A Nr. H9-320662, welches hier als Stand der Technik 2 bezeichnet wird, offenbart.

Jedoch verwenden beide der oben erwähnten Referenzen auf den Stand der Technik einen Klebstoff und benötigen daher Zeit zum Fixieren, unabhängig davon, ob es ein Klebstoff vom Heißschmelztyp oder ein hitzehärtbarer Klebstoff ist. Daher sind diese Verfahren nicht in der Lage, Leiterplatten in einer kurzen Zeit zu bonden, und erfordern eine beträchtliche Arbeit zum Verbinden. Im speziellen benötigt der Stand der Technik 1 20 Sekunden für ein Heißpreßbonden des Verbindungsabschnitts.

Darüber hinaus führt kein Stand der Technik ein ex­ trem kostengünstiges Bonden durch. Insbesondere ist der Stand der Technik 1 so ausgestaltet, daß Metallfahnen mit einer speziellen Form, welche aus der gedruckten Leiter­ platte hervorstehen, bondiert werden, und es ist daher schwierig, bei niedrigen Kosten zu verbinden.

Darüber hinaus können ein isolierender Klebstoff oder ein thermoplastisches Harz, welche zum Bonden verwendet werden, in den Anschlußverbindungsabschnitt fließen, was möglicherweise zu einer Fehlleitung führt. Die Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs kann einen Kurzschluß zwi­ schen benachbarten Anschlüssen bewirken. Demgemäß ist keine Referenz des Stands der Technik für eine Verbindung zwischen Anschlüssen ausreichend zuverlässig.

Folglich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, ein Verfahren zum Bonden von Metall zur Verfügung zu stellen, in welchem eine ausreichende Bondierungs­ festigkeit erhalten werden kann.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden einer gedruckten Leiter­ platte und einer flexiblen Leiterplatte zur Verfügung zu stellen, wobei das Verfahren in der Lage ist, diese Bau­ teile bei geringen Kosten und in einer kurzen Zeit mit einer ausreichenden Zuverlässigkeit zu verbinden.

In einem ersten Aspekt der Erfindung wird zwischen den Verbindungsabschnitt der Verdrahtung einer ersten und einer zweiten Leiterplatte eine Kohlenwasserstoffverbin­ dung gebracht, deren Dissoziationsenergie der C-H Bindung weniger als 950 kJ/mol beträgt. Durch Erwärmen der Koh­ lenwasserstoffverbindung wird die Kohlenwasserstoffver­ bindung zersetzt und es wird ein Radikal gebildet, in welchem Wasserstoff von der Kohlenwasserstoffverbindung abgetrennt worden ist. Ein Bonden findet statt, wenn der auf der Oberfläche des Metalls gebildete Oxidfilm durch dieses Radikal reduziert wird.

Hierbei ist die Dissoziationsenergie ΔH der C-H Bindung, wie in Fig. 6 aufgezeigt, die Energie, die für die Dissoziation der Alkylgruppe und des Wasserstoffs notwendig ist, wobei die Kohlenwasserstoffverbindung alle ihre Elektronen behält, und wird berechnet, nachdem die Elektronenbahn einer jeden Verbindung bestimmt worden ist. Mit anderen Worten, die Dissoziationsenergie ΔH der C-H Bindung einer jeden Verbindung gibt die Leichtigkeit an, mit der Alkylgruppen und Wasserstoff der Kohlenwas­ serstoffverbindung dissoziiert werden können. Je geringer diese Energie der Verbindung ist, desto einfacher ist es für Alkylgruppen und Wasserstoff, zu dissoziieren.

Wenn dann, wie in Fig. 6 aufgezeigt, die Alkylgruppe und der Wasserstoff dissoziieren, während beide ihre Elektronen behalten, wird diese Alkylgruppe zu einem Ra­ dikal, welches den Sauerstoff von Kupferoxid oder der­ gleichen entfernt, oder mit anderen Worten ausgedrückt das Kupferoxid reduziert, und wieder zu einer stabilen Alkanoxidverbindung wird. Auf diese Weise kann unter Ver­ wendung einer Kohlenwasserstoffverbindung, welche mittels ihrer Zersetzung unter Wärme eine reduzierende Wirkung demonstriert, eine ausreichende Bondierungsfestigkeit er­ halten werden.

In einem anderen Aspekt der Erfindung umfaßt ein Lei­ terplattenverbindungsverfahren ein Verwenden eines Koh­ lenwasserstoffaufbringungsschrittes zum Aufbringen einer Kohlenwasserstoffverbindung auf mindestens die Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte, wo gedruckte Verdrahtungs­ anschlüsse existieren, oder einen Abschnitt der Oberflä­ che einer flexiblen Leiterplatte, wo leitfähige Dickfilm­ anschlüsse existieren, und eines Heißpreßbondierungs­ schrittes zum Bonden der flexiblen Leiterplatte an die gedruckte Leiterplatte durch ein Heißpressen, während die gedruckten Verdrahtungsanschlüsse und die leitfähigen Dickfilmanschlüsse so positioniert werden, daß sie einan­ der gegenüberliegen.

Die Grundplatte der gedruckten Leiterplatte besitzt eine Epoxidglasplatte, welche nicht eingeschränkt ist. Es können zum Beispiel Harzplatten, welche auf anderen Har­ zen basieren, ausschließlich Mehrfachleiterplatten und Mehrfachmaterialien, verwendet werden, oder es können auch andere keramische Leiterplatten usw. verwendet wer­ den. Die gedruckten Verdrahtungsanschlüsse werden darge­ stellt durch ein gedrucktes Muster aus Kupferfolie usw., welches nicht eingeschränkt ist. Es können zum Beispiel eine Gold- oder Silberfolie, ein goldplattierter Leiter oder eine leitfähige Paste usw., welche als ein leitfähi­ ger Dickfilm bezeichnet wird, verwendet werden.

Die flexible Leiterplatte wird ebenfalls als flexible gedruckte Leiterplatte bezeichnet und ist eine flexible und plastische, gedruckte Leiterplatte. Das thermoplasti­ sche Harz zur Ausbildung der Folie, welche die Basis der flexiblen Leiterplatte ist, wird dargestellt durch PEN (Polyethylennaphthalat mit einem Schmelzpunkt von unge­ fähr 270-280°C), ist jedoch nicht eingeschränkt. Es kön­ nen zum Beispiel PET (Polyethylenterephthalat mit einem Schmelzpunkt von ungefähr 340°C), PEEK (Polyetherketon mit einem Schmelzpunkt von ungefähr 340°C) oder PPS (Polyphenylensulfid mit einem Schmelzpunkt von ungefähr 250°C) verwendet werden.

Die leitfähigen Dickfilmanschlüsse der flexiblen Lei­ terplatte werden dargestellt durch eine leitfähige Paste wie Silberpaste, sind jedoch nicht eingeschränkt, und sie können auf einer Metallfolie usw. ausgebildet sein. Neben der Silberpaste kann die leitfähige Paste eine Goldpaste, Aluminiumpaste, Kupferpaste usw. sein.

Die aufgebrachte Kohlenwasserstoffverbindung kann ein beliebiger geeigneter gesättigter Kohlenwasserstoff sein, auch wenn es kein geradkettiger Typ ist, und die Kohlen­ wasserstoffverbindung kann sogar eine Verunreinigung ein­ schließen, welche für das Bonden unschädlich ist. Alkan, welches die Hauptkomponente der Kohlenwasserstoffverbin­ dung ist, besitzt vorzugsweise einen Siedepunkt innerhalb eines geeigneten Bereichs, der niedriger ist als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes, welches die Folie der flexiblen Leiterplatte bildet. Diejenigen, wel­ che etwas außerhalb des Bereichs liegen, sind dennoch verwendbar. Sogar Materialien, welche geringfügig von Kohlenwasserstoffverbindungen verschieden sind und Be­ standteile besitzen, die von der Methylgruppe verschieden sind, wie Alkoholgruppen oder Ethergruppen, können ver­ wendet werden. Materialien, die von einer Kohlenwasser­ stoffverbindung verschieden sind, entwickeln jedoch eine Polarität, welche zur Bildung von Ionen führt, und es ist daher die Verwendung von Kohlenwasserstoffverbindungen wünschenswert, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Dies bedeutet, daß man anfänglich einen Kohlenwasser­ stoffaufbringungsschritt als den einleitenden Schritt durchführt und anschließend einen Heißpreßbondierungs­ schritt als den Hauptbondierungsschritt durchführt, so daß eine flexible Leiterplatte mit der gedruckten Leiter­ platte verbunden wird.

In dem anfänglichen Kohlenwasserstoffaufbringungs­ schritt wird eine Kohlenwasserstoffverbindung auf minde­ stens entweder den Abschnitt der Oberfläche der gedruck­ ten Leiterplatte, wo gedruckte Verdrahtungsanschlüsse existieren, oder den Abschnitt der Oberfläche der flexi­ blen Leiterplatte, wo leitfähige Dickfilmanschlüsse exi­ stieren, aufgebracht.

In dem gewöhnlichen Bondierungsverfahren, in welchem eine gedruckte Leiterplatte plaziert wird und eine flexi­ ble Leiterplatte von oben darauf bondiert wird, ist es bevorzugt, den Aufbringungsschritt auf die gedruckte Lei­ terplatte anzuwenden, welche nach oben zeigt. Es besteht keine Einschränkung hinsichtlich der Aufbringungsweise, und es kann eine Bürste oder eine Walze verwendet werden, oder es kann eine Sprühauftragung sein. Folglich kann der Kohlenwasserstoffaufbringungsschritt in einer kurzen Zeit vollendet werden.

Der Kohlenwasserstoffaufbringungsschritt ist der ein­ leitende Schritt für den Heißpreßbondierungsschritt, der als nächstes erläutert wird, und es ist lediglich beab­ sichtigt, eine geringe Menge der Kohlenwasserstoffverbin­ dung auf die Bondierungsoberfläche der gedruckten Leiter­ platte oder der flexiblen Leiterplatte vor dem Heißpreß­ bondierungsschritt aufzubringen.

Bei dem nachfolgenden Heißpreßbondierungsschritt wird die flexible Leiterplatte auf die gedruckte Leiterplatte heißpreßbondiert, so daß die gedruckten Verdrahtungsan­ schlüsse und die leitfähigen Dickfilmanschlüsse einander gegenüberliegend positioniert sind. Zum Heißpreßbonden der flexiblen Leiterplatte auf die gedruckte Leiterplatte wird ein Heizwerkzeug wie ein erwärmter Metallblock in einen Preßkontakt mit der flexiblen Leiterplatte ge­ bracht, oder es werden die flexible Leiterplatte und die gedruckte Leiterplatte im Zustand eines Preßkontakts ei­ ner Ultraschallerwärmung ausgesetzt.

Wenn die flexible Leiterplatte in dem Heißpreßbondie­ rungsschritt auf die gedruckte Leiterplatte heißpreßbon­ diert wird, wirkt die zuvor aufgebrachte Kohlenwasser­ stoffverbindung auf die folgenden zwei Arten.

Als erstes wird die Kohlenwasserstoffverbindung auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunkts erwärmt, so daß sie sofort siedet, wobei die Oberfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse der gedruckten Leiterplatte und die Oberfläche der leitfähigen Dickfilmanschlüsse der flexiblen Leiterplatte gereinigt werden, so daß beide Bauteile einfach bondiert werden können. Im speziellen entfernt das Sieden den auf der Oberfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse der gedruckten Leiterplatte ausge­ bildeten Oxidfilm, was bewirkt, daß der metallische Ab­ schnitt, welcher nicht oxidiert ist, innerhalb der ge­ druckten Verdrahtungsanschlüsse freigelegt wird. Glei­ chermaßen entfernt das Sieden die Verunreinigungen, wel­ che die Oberfläche der leitfähigen Dickfilmanschlüsse der flexiblen Leiterplatte bedecken, was bewirkt, daß der me­ tallische Abschnitt der leitfähigen Dickfilmanschlüsse freigelegt wird.

Die Kohlenwasserstoffverbindung, welche ein gesättig­ ter Kohlenwasserstoff ist, besitzt eine niedrige Disso­ ziationsenergie der C-H Bindung und besitzt eine gewisse reduzierende Wirkung. Bei der Bildung von Metalloxid auf der Oberfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse und der leitfähigen Dickfilmanschlüsse reduziert daher die Kohlenwasserstoffverbindung das Oxid zurück zum Metall. Als Ergebnis wird das Oxid gründlich von der Oberfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse und der leitfähigen Dickfilmanschlüsse entfernt, wodurch deren Metalloberflä­ che freigelegt wird.

Folglich wird der Metallabschnitt der gedruckten Ver­ drahtungsanschlüsse und der Metallabschnitt der leitfähi­ gen Dickfilmanschlüsse freigelegt und in direktem Kontakt bei einer hohen Temperatur miteinander preßbondiert. Als Folge davon werden beide Bauteile fest miteinander bon­ diert, was nicht nur eine starke mechanische Bindung er­ zielt, sondern, basierend auf der festen elektrischen Verbindung, auch eine zufriedenstellende Leitung erzielt.

Zweitens dringt die erwärmte Kohlenwasserstoffverbin­ dung in das Material (Epoxidgas usw.), welches die Folie der flexiblen Leiterplatte oder die Grundplatte der ge­ druckten Leiterplatte bildet, ein, was ein Quellen des Materials verursacht. Folglich wird das thermoplastische Harz, welches die Folie bildet, unter Schmelzen und Quel­ len erwärmt, wobei der Abstand zwischen benachbarten An­ schlüssen versiegelt wird, und fest auf die Oberfläche der Grundplatte zwischen den gedruckten Verdrahtungsan­ schlüssen auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte und der Seitenfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüs­ se geklebt. Als ein Ergebnis werden die gedruckte Leiterplatte und die flexible Leiterplatte fest bondiert, so daß sie eine erhöhte Festigkeit gegenüber einem Ablösen besitzen, und beide Bauteile werden mechanisch fest bon­ diert. Darüber hinaus versiegelt die Folie den Abschnitt zwischen Anschlüssen, was ein Kurzschließen und eine Ero­ sion, verursacht durch auftretenden Tau, verhindert.

Der Heißpreßbondierungsschritt verbindet nämlich nicht nur die gedruckten Verdrahtungsanschlüsse und die leitfähigen Dickfilmanschlüsse elektrisch und mechanisch fest, sondern er bondiert auch die gedruckte Leiterplatte und die flexible Leiterplatte mechanisch. Der versiegelte Bondierungsabschnitt verhindert ein Kurzschließen, wel­ ches durch Ionen zwischen benachbarten Anschlüssen be­ wirkt wird, und verhindert auch den Kurzschluß und die Erosion, welche durch auftretenden Tau verursacht werden. Als ein Ergebnis ist die Verläßlichkeit der Verbindung zwischen der gedruckten Leiterplatte und der flexiblen Leiterplatte verbessert.

Auch das thermoplastische Harz, welches die Folie der flexiblen Leiterplatte bildet, quillt auf, um den Zwi­ schenraum des Bondierungsabschnitts zu füllen und den Bondierungsabschnitt zu versiegeln, wodurch der Bondie­ rungsabschnitt aufgrund von auftretendem Tau kaum einen Kurzschluß oder eine fehlerhafte Verbindung entwickelt, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit der Verbindung erreicht wird. Auch erreicht das auf diesem Mittel basierende Lei­ terplattenverbindungsschema die ausreichende Verbindungs­ zuverlässigkeit.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfin­ dung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Befestigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Befestigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Befestigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Befestigungsverfahren gemäß der vorliegenden Er­ findung;

Fig. 6 eine Figur zur Erläuterung der Kupferoxid-Reduk­ tionsreaktion durch ein Alkan;

Fig. 7 eine Figur, welche das Verhältnis zwischen der Dissoziationsenergie der C-H Bindung und der Re­ duktionsratenkonstante gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 8 eine Figur zur Erläuterung des Meßverfahrens der Kupferoxid-Reduktionsrate gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Figur, welche das Verhältnis zwischen der Dissoziationsenergie der C-H Bindung und dem Verbindungsflächenmoment gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Be­ festigungsverfahrens der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 17 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 18 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 19 eine Querschnittsansicht, welche das Befesti­ gungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht, welche den An­ fangszustand des Heißpreßbondierungsschrittes basierend auf der vorliegenden Erfindung auf­ zeigt;

Fig. 21 eine Querschnittsabbildung, welche die Hauptan­ ordnung des Heißpreßbondierungsschrittes basie­ rend auf der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 22 eine Querschnittsabbildung, welche den Zwischen­ zustand des Heißpreßbondierungsschrittes basie­ rend auf der vorliegenden Erfindung aufzeigt;

Fig. 23 eine Querschnittsabbildung, welche den bondier­ ten Zustand nach dem Heißpreßbondierungsschritt basierend auf der vorliegenden Erfindung auf­ zeigt;

Fig. 24 eine perspektivische Ansicht, welche die Haupt­ anordnung einer Mehrfachleiterplatte aufzeigt, die basierend auf der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; und

Fig. 25 einen Graph, der einen Effekt der vorliegenden Erfindung aufzeigt.

Nachfolgend wird gemäß den Figuren die erste Ausfüh­ rungsform dieser Erfindung erläutert.

In Fig. 5 ist eine zweite Leiterplatte 20 auf der Oberseite einer ersten Leiterplatte 10 befestigt und zeigt die Verbindung zwischen der jeweiligen Verdrahtung. Im speziellen zeigt sie den Zustand, nachdem eine Verbin­ dung vollendet worden ist. In der vorliegenden Ausfüh­ rungsform wird als die erste Leiterplatte eine gedruckte Leiterplatte (PWB (printed wiring board)) verwendet. Diese Leiterplatte 10 schließt ein isolierendes Substrat 11 ein, auf dessen Oberfläche ein Metallverdrahtungsver­ binder C1 ausgebildet ist. Der Metallverdrahtungsverbin­ der C1 besteht aus einer Metallelektrode 12, die aus Kup­ fer besteht. Als die zweite Leiterplatte 20 wird eine flexible Leiterplatte (FWB (flexible wiring board)) ver­ wendet. Diese Leiterplatte 20 schließt ein isolierendes Substrat 21 ein, auf dessen Oberfläche ein Metallverdrah­ tungsverbinder C2 ausgebildet ist. Der Metallverdrah­ tungsverbinder C2 besteht aus einer Metallelektrode 22, die aus Kupfer besteht, und Lot 23, welches an der Me­ tallelektrode 22 anhaftet und diese bedeckt.

Bei dieser Art von Ausführungsform bestehen die Me­ tallverdrahtungsverbinder C1 und C2 der ersten und zwei­ ten Leiterplatten aus Metallelektroden 12 bzw. 22 und sind derart konfiguriert, daß zumindest eine Seite der Metallelektrode 22 mittels eines Lots 23 auf mindestens einer Seite der Metallelektrode 12 plaziert ist und daran anhaftet. Dann ist der Metallverdrahtungsverbinder C1 auf der ersten Leiterplatte 10 mit dem Metallverdrahtungsver­ binder C2 auf der zweiten Leiterplatte bondiert (es sind der Kupferanschluß und der lotbeschichtete Kupferanschluß miteinander bondiert). Auf diese Weise sind der Metall­ verdrahtungsverbinder C1 der ersten Leiterplatte und der Metallverdrahtungsverbinder C2 der zweiten Leiterplatte miteinander verbunden.

Als nächstes wird unter Verwendung der Fig. 1-5 das Verfahren der Herstellung erläutert. Als erstes werden, wie in Fig. 1 aufgezeigt, eine erste Leiterplatte (PWB) 10 und eine zweite Leiterplatte (FPC) 20 herge­ stellt. Zu diesem Zeitpunkt besitzt die Oberfläche des Metallverdrahtungsverbinders (Kupferverdrahtung) C1 auf der ersten Leiterplatte 10 einen aufgrund von Luftoxida­ tion darauf ausgebildeten Oxidfilm. Ferner besitzt die Oberfläche des Lots 23 auf dem Metallverdrahtungsverbin­ der C2 der zweiten Leiterplatte 20 einen aufgrund von Luftoxidation darauf ausgebildeten Oxidfilm.

Dann wird, wie in Fig. 2 aufgezeigt, eine Kohlenwas­ serstoffverbindung 30 mit einer Dissoziationsenergie der C-H Bindung von weniger als 950 kJ/mol auf den Metallver­ drahtungsverbinder (Kupferverdrahtung) C1 auf der ersten Leiterplatte 10 aufgebracht. Diese Kohlenwasserstoffver­ bindung kann zumindest eine sein, die aus der Gruppe aus­ gewählt ist, bestehend aus Cyclooctan, Tetramethylpenta­ decan, Triphenylmethan, Dicyclopentadien oder Dihycro­ anthracen.

Fortführend wird, wie in Fig. 3 aufgezeigt, die zweite Leiterplatte 20 derart auf der ersten Leiterplatte 10 plaziert, daß die Metallverdrahtungsverbinder C1 und C2 einander gegenüberliegen. Dadurch kann die Kohlenwas­ serstoffverbindung 30 mit einer Dissoziationsenergie der C-H Bindung von weniger als 950 kJ/mol zwischen dem Me­ tall, aus dem der Metallverdrahtungsverbinder C1 auf der ersten Leiterplatte besteht, und dem Metall, aus dem der Metallverdrahtungsverbinder C2 auf der zweiten Leiter­ platte besteht, angeordnet werden, und es können die Me­ tallverdrahtungsverbinder C1 und C2 auf beiden Platten einander gegenüberliegend angeordnet werden.

Wenn dann ein Druck zwischen den Metallverdrahtungs­ verbindern C1 und C2 auf beiden Platten 10 und 20 aufge­ bracht wird, wird das Lot 23 über seinen Schmelzpunkt hinaus erwärmt. Der Betrag des aufgebrachten Drucks beträgt zum Beispiel 0,3 bis 2,0 MPa. Ferner werden der Druck und das Erwärmen während 1 bis 10 Sekunden angewen­ det.

Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in Fig. 4 und 6 auf­ gezeigt, durch Erwärmen der Kohlenwasserstoffverbindung 30 die Kohlenwasserstoffverbindung 30 zersetzt, und die Kohlenwasserstoffverbindung 30 sondert Wasserstoff ab und geht in ein Radikal über. Während der Reduktion der Oxid­ filme 12a und 23a, die auf den Metalloberflächen ausge­ bildet sind, mittels der radikalisierten Kohlenwasser­ stoffverbindung 30 wird das Metall, aus dem die Metall­ verdrahtungsverbinder C1 und C2 auf beiden Leiterplatten bestehen, durch das Schmelzen des Metalls (Lots) mitein­ ander verbunden. Mit anderen Worten, die Oxidfilme 12a und 23a werden durch die Reduktion der Oxidfilme 12a und 23a entfernt, und es wird eine saubere Metalloberfläche freigelegt. In diesem Zustand, in welchem die Benetzung gut ist, kontaktiert die Oberfläche des Kupferfilms 12 auf der Platte 10 mit der Oberfläche des Lots 23 auf der Platte 20. Darüber hinaus wird, wie in Fig. 5 aufge­ zeigt, begleitet durch das Schmelzen des Lots 23, das Lot 23 auf der Platte 20 mit dem Kupferfilm 12 auf der Platte 10 bondiert. In dieser Ausführungsform werden durch ein Erwärmen der Kohlenwasserstoffverbindung 30 auf eine Tem­ peratur oberhalb des Schmelzpunkts des Lots 23 die Oxid­ filme 12a und 23a auf den Oberflächen der Metallelektrode 12 oder des Lots 23 durch die Kohlenwasserstoffverbindung 30 reduziert, wenn die Metallelektroden 12 und 22 auf beiden Leiterplatten durch Verschmelzen mit dem Lot 23 miteinander bonden.

Auf diese Weise werden die Oxidfilme 12a und 23a auf den Oberflächen des Basismetalls (im vorliegenden Bei­ spiel der Kupferfilm 12) und dem Lot 23 eliminiert, wer­ den das Basismetall und das Lot 23 miteinander verbunden und wird eine in hohem Maße zuverlässige Verbindung zwischen Bauelementen (die Verbindung zwischen den Verdrah­ tungen) möglich. Mit anderen Worten, durch Verwenden der Kohlenwasserstoffverbindung 30 (eine Kohlenwasserstoff­ verbindung, bei der die Dissoziationsenergie der C-H Bindung weniger als 950 kJ/mol beträgt) zum Reduzie­ ren der Oxidfilme 12a und 23a auf den Oberflächen des Me­ talls können saubere Metalloberflächen kontaktiert und mit Lot miteinander verbunden werden und kann eine gute Verbindung mit einer hohen Zuverlässigkeit erhalten wer­ den.

In der vorliegenden Ausführungsform von diesem Typ kann durch Verwenden der reduzierenden Wirkung, welche die Kohlenwasserstoffverbindung 30 aufweist, eine geeig­ nete Bondierungsfestigkeit erhalten werden. Mit anderen Worten, durch Verwenden einer spezifischen Kohlenwasser­ stoffverbindung mit einer Dissoziationsenergie der C-H Bindung von weniger als 950 kJ/mol als einer Kohlen­ wasserstoffverbindung 30 kann die Kohlenwasserstoffver­ bindung dazu gebracht werden, eine reduzierende Wirkung aufzuweisen.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben zahl­ reiche Experimente in Bezug auf die Bondierungstheorie durchgeführt und erklären diese wie folgt.

• a) Es wurden die Niveaus an Wasserstoff und Wasser be­ stimmt, die erzeugt werden, wenn Kupferoxid in jede Spezies einer flüssigen Kohlenwasserstoffverbindung eingeweicht und erwärmt wurde. Dabei ergab sich, daß das Vorkommen von Wasserstoff bestätigt wurde, jedoch kein Wasser nachgewiesen wurde. Dadurch wurde bestätigt, daß die Reduktion von Kupferoxid nicht durch Wasserstoff bewerkstelligt wurde.
• b) Es wurde das Reaktionsprodukt analysiert, das er­ zeugt wird, wenn Kupferoxid in jede Spezies der flüssigen Kohlenwasserstoffverbindung eingeweicht und erwärmt wurde. Dabei ergab sich, daß das Vor­ kommen von oxidierten Kohlenwasserstoffverbindungen bestätigt wurde (zum Beispiel im Fall von Cyclo­ octan wurde das Vorkommen von Cyclooctanon und Cyclooctanol bestätigt). Dadurch wurde festge­ stellt, daß eine Möglichkeit besteht, daß Kohlen­ wasserstoffverbindungen Kupferoxid reduzieren.
• c) Um zu bestätigen, ob die in (ii) gemachte Schluß­ folgerung korrekt war, wurde die Beziehung zwischen der Dissoziationsenergie der C-H Bindung und der Reduktionsratenkonstante gesucht. Diese Ergebnisse sind in Fig. 7 aufgezeigt. Die horizontale Achse von Fig. 7 ist die Dissoziationsenergie ΔH der C-H Bindung, und die vertikale Achse ist die Reduk­ tionsratenkonstante. Die verwendeten Proben waren Dicyclopentadien, Triphenylmethan, Cyclooctan, Tetramethylpentadecan und Eicosan. Wie in Fig. 8 aufgezeigt, wird hierbei ein Substrat (eine oxi­ dierte Kupferelektrode) in ein Versuchsobjekt gege­ ben und über einen festen Zeitraum auf 300°C er­ hitzt, wobei der Sauerstoff auf der Oberfläche der Kupferelektrode mittels wellenlängendispersiver Röntgenspektroskopie analysiert wurde und die Re­ duktionsratenkonstante mittels der folgenden Formel bestimmt wurde.
  Reduktionsratenkonstante = (1 - X/X1)/(t-mal X),
  wobei:
  X1 der Röntgenzählimpuls im ersten Oxidationszustand ist,
  X der Röntgenzählimpuls in jedem Intervall der abge­ laufenen Zeit ist,
  T die Erwärmungszeit (Sekunden) ist.

Diese wie in Fig. 7 aufgezeigten Ergebnisse bestäti­ gen die Beziehung, daß je geringer die Dissoziationsener­ gie der C-H Bindung wird, desto größer die Reduktionsrate ist. Dadurch wurde bestätigt, daß Kupferoxid und derglei­ chen durch Kohlenwasserstoffverbindungen, welche zu Radi­ kalen werden, reduziert wird.

Unter Verwendung einer Substanzspezies, in welcher die Dissoziationsenergie der C-H Bindung relativ niedrig ist, an dem Punkt, wo ein Bonden zwischen dem Kupferan­ schluß und dem lotbedeckten Anschluß stattfindet, wie in Fig. 9 aufgezeigt, in Bezug auf eine Kohlenwasserstoff­ verbindung mit einer Dissoziationsenergie der C-H Bindung von weniger als 950 kJ/mol, kann ein äquivalentes Verbin­ dungsflächenmoment erhalten werden, wie bei einem Fluß­ mittel nach dem Stand der Technik, und kann eine ausrei­ chende Bondierungsfestigkeit sichergestellt werden (je geringer die Dissoziationsenergie der C-H Bindung, desto vorteilhafter die Bondierungseigenschaften). Die Details sind in Fig. 9 aufgezeigt, in welcher die horizontale Achse die Dissoziationsenergie ΔH der C-H Bindung dar­ stellt, die vertikale Achse das Verbindungsflächenmoment darstellt und die verwendeten Proben Dihydroanthracen, Dicyclopentadien, Cyclooctan, Tetramethylpentadecan und Eicosan sind. Wenn hier unter Bezug auf das Verbindungs­ flächenmoment ein (hypothetisches) rechteckiges Beobach­ tungsfenster erstellt wird, wobei das kurze Ende des Rechtecks zur Bildung der Bindungsfläche verwendet wird, und dieses Beobachtungsfenster zu der Fläche in der rechteckigen Bondierungsfläche, in welcher die Bondierung schlecht ist, gebracht wird, wird der Fensterinhalt die Gesamtfläche und das geforderte tatsächliche Bindungsflä­ chenverhältnis einfassen. Die Ergebnisse sind derart, daß, um ein Verbindungsflächenmoment von oberhalb 0,7 zu besitzen, wenn ein Flußmittel verwendet wird, es so zu verstehen ist, daß es wünschenswert ist, eine Substanz mit einer Dissoziationsenergie der C-H Bindung von weni­ ger als 950 kJ/mol zu verwenden.

Hinsichtlich des Bondens ohne der Verwendung eines Flußmittels wurde beim Löten zusätzlich zuvor ein Fluß­ mittel verwendet und nach dem Bonden wurde gereinigt. Da jedoch ein Reinigen aufgrund von Umweltproblemen schwie­ rig wurde und da ein Problem erzeugt wurde, dahingehend, daß ein Flußmittelrückstand eine Abnahme der inselartigen Beschaffenheit bewirkt, wenn unter Nichtverwenden eines Flußmittels gelötet wird, stellt die Wirkung eines Oxids auf die Verbindungsfläche keine ausreichende Verbindung sicher, und die Zuverlässigkeit der Verbindung ist schlecht. Es ist somit nützlich, kein Flußmittel zu ver­ wenden und die Oxide aufzubrechen, um eine gute Verbin­ dung sicherzustellen. Ferner wird in dem vorliegenden Verfahren ein flußmittelartiges Metall nicht geschmolzen und es besteht keine Abnahme der inselartigen Beschaffen­ heit, so daß keine Metallionenaktivität erzeugt wird. Mit anderen Worten, die Reduktionsreaktion des vorliegenden Verfahrens erzeugt keine Metallionen, so daß Sauerstoff aus dem Oxid abgezogen werden kann.

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform mit spezieller Berücksichtigung der Unterschiede zu der er­ sten Ausführungsform erläutert.

In der ersten Ausführungsform wird ein Lot verwendet, um den Kupferanschluß und den lotbeschichteten Kupferan­ schluß miteinander zu bonden. In der vorliegenden Ausfüh­ rungsform werden die Metalle, welche beide Anschlüsse bilden, durch gegenseitige Dispersion miteinander bon­ diert.

In Fig. 14 wird eine zweite Leiterplatte 20 auf eine erste Leiterplatte 10 montiert, und deren jeweilige Verdrahtung liegt verbunden vor. Mit anderen Worten, Fig. 14 zeigt den Zustand nach einem Verbinden.

Auf der Oberfläche eines isolierenden Substrates 11 auf der ersten Leiterplatte (PWB) 10 ist ein Metallver­ drahtungsverbinder C1 ausgebildet. Der Metallverdrah­ tungsverbinder C1 besteht aus einer Metallelektrode 12, die gebildet ist aus Kupfer, einem Nickelfilm 13, der an der Oberfläche der Kupferelektrode 12 haftet und diese bedeckt, und einem Goldfilm 14, der auf dem Nickelfilm 13 ausgebildet ist.

Auf der Oberfläche eines isolierenden Substrates 21 auf der zweiten Leiterplatte (FPC) 20 ist ein Metallver­ drahtungsverbinder C2 ausgebildet. Der Metallverdrah­ tungsverbinder C2 besteht aus einer Metallelektrode 22, die gebildet ist aus Kupfer und einem Zinnfilm 23, der auf deren Oberfläche haftet und diese bedeckt.

Dann werden der Goldfilm 14 auf der ersten Leiter­ platte 10 und der Zinnfilm 23 auf der zweiten Leiter­ platte 20 durch gegenseitige Diffusion der beiden Metalle miteinander bondiert. Auf diese Weise wird der Metallver­ drahtungsverbinder C1 der ersten Leiterplatte 10 mit dem Metallverdrahtungsverbinder C2 der zweiten Leiterplatte verbunden.

Als nächstes wird das Herstellungsverfahren unter Verwendung der Fig. 10-14 erläutert.

Wie in Fig. 10 aufgezeigt, werden zuerst eine erste Leiterplatte (PWB) 10 und eine zweite Leiterplatte (FPC) 20 hergestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Oxidfilm 14a durch Luftoxidation auf der Oberfläche des Goldfilms 14 auf dem Metallverdrahtungsverbinder C1 der ersten Leiter­ platte 10 ausgebildet. Ferner ist ein Oxidfilm 24a durch Luftoxidation auf der Oberfläche des Zinnfilms 24 auf dem Metallverdrahtungsverbinder C2 der zweiten Leiterplatte 20 ausgebildet.

Wie in Fig. 11 aufgezeigt, wird dann eine Kohlenwas­ serstoffverbindung mit einer Dissoziationsenergie der C-H Bindung von weniger als 950 kJ/mol auf den Goldfilm 14 der ersten Leiterplatte 10 aufgebracht.

Wie in Fig. 12 aufgezeigt, wird im folgenden die zweite Leiterplatte 20 so auf der ersten Leiterplatte 10 plaziert, daß die Metallverdrahtungsverbinder C1 und C2 einander gegenüberliegen. Durch diese Maßnahme sind die Metallverdrahtungsverbinder C1 und C2 der beiden Platten 10 und 20 in einem gegenüberliegenden Zustand angeordnet, in welchem die Kohlenwasserstoffverbindung 30 zwischen dem Metall (14) der ersten Leiterplatte 10 und dem Metall (23) der zweiten Leiterplatte 20 angeordnet ist. Mit an­ deren Worten, die Metallverdrahtungsverbinder C1 und C2 der beiden Platten 10 und 20 sind einander gegenüberlie­ gend in einem Zustand angeordnet, in welchem die Kohlen­ wasserstoffverbindung 30, die eine Dissoziationsenergie von weniger als 950 kJ/mol besitzt, zwischen dem Metall, welches den Metallverdrahtungsverbinder C1 der ersten Leiterplatte 10 bildet, und dem Metall, welches den Me­ tallverdrahtungsverbinder C2 der zweiten Leiterplatte 20 bildet, angeordnet ist.

Während ein Druck zwischen den Metallverdrahtungsver­ bindern C1 und C2 der beiden Platten 10 und 20 angewendet wird, wird dann das Metall (Gold) 14 auf der ersten Lei­ terplatte 10 und das Metall (Zinn) 23 auf der zweiten Leiterplatte 20 auf unterhalb dem Schmelzpunkt von Zinn erwärmt. Der Betrag an angewendetem Druck beträgt zum Beispiel 0,3 bis 2,0 MPa. Ferner liegt die Erwärmungstem­ peratur zwischen 180 und 200°C, niedriger als der Schmelzpunkt von Zinn (232°C). Darüber hinaus liegt die Zeit, über die der Druck angewendet wird und das Erwärmen stattfindet, zwischen 1 und 10 Sekunden.

Wie in Fig. 13 aufgezeigt, zersetzt sich zu diesem Zeitpunkt die Kohlenwasserstoffverbindung 30 aufgrund der Erwärmung der Kohlenwasserstoffverbindung 30, und die Kohlenwasserstoffverbindung bildet ein Radikal durch Ab­ spalten von Wasserstoff davon. Während der Reduktion der Oxidfilme 14a und 23a, welche auf der Metalloberfläche ausgebildet sind, mittels dem Radikal der Kohlenwasser­ stoffverbindung werden die Metallverdrahtungsverbinder C1 und C2 auf beiden Leiterplatten 10 und 20 mittels der Diffusion von Metall bondiert.

Das heißt, der Oxidfilm 14a auf der Oberfläche des Goldfilms 14 und die Oxidschicht 23a auf der Oberfläche des Zinnfilms 23, mit anderen Worten, die Oxidschichten 14a und 23a auf den Metalloberflächen 14 und 23 der er­ sten und zweiten Leiterplatten 10 und 20, werden mittels der Kohlenwasserstoffverbindung 30 reduziert. Die Oxid­ filme 14a und 23a werden durch die Reduktion der Oxid­ filme 14a und 23a entfernt, und es wird eine saubere Me­ talloberfläche freigelegt. In dem Zustand, in welchem ei­ ne Benetzung gut ist, kontaktiert die Oberfläche des Goldfilms 14 auf der Platte 10 mit der Oberfläche des Zinnfilms 23 auf der Platte 20. Dann findet die gegensei­ tige Diffusion von Gold und Zinn statt und, wie in Fig. 14 aufgezeigt, wird das Zinn 23 auf der Platte 20 mit dem Goldfilm 14 auf der Platte 10 bondiert.

In der vorliegenden Ausführungsform von diesem Typ, wenn der Metallverdrahtungsverbinder C1 der ersten Lei­ terplatte 10 Gold enthält, der Metallverdrahtungsverbin­ der C2 der zweiten Leiterplatte 20 Zinn enthält und die Kohlenwasserstoffverbindung 30 zwischen diesem Gold und Zinn angeordnet ist, können durch ein Erwärmen auf unterhalb dem Schmelzpunkt von Zinn beide Metalle mittels Dif­ fusion bondiert werden.

Auf diese Weise werden die Oxidfilme 14a und 23a auf der Oberfläche der Basismetalle (in dieser Ausführungs­ form Goldfilm 14 und Zinnfilm 23) eliminiert, und die Ba­ sismetalle bonden, und es wird eine in hohem Maße zuver­ lässige Verbindung zwischen Bauteilen (die Verbindung zwischen den Verdrahtungen) möglich. Mit anderen Worten, durch Verwendung der Kohlenwasserstoffverbindung 30 zur Reduktion der Oxidfilme 14a und 23a auf der Oberfläche der Metalle können saubere Metalloberflächen in Kontakt gebracht werden und kann eine gegenseitige Diffusion stattfinden und kann eine gute Verbindung mit einer hohen Zuverlässigkeit erhalten werden.

Da ferner kein Lötverfahren vorhanden ist, ist die Bondierungsmaßnahme kostengünstig. Darüber hinaus existiert im Fall eines Lötens ein Grenzwert des Elektro­ denabstands (Elektrodenpitch) von 0,3 mm. Wenn jedoch das vorliegende Verfahren verwendet wird, kann ein Bonden bei einem Elektrodenabstand von weniger als 0,3 mm stattfin­ den. Mit anderen Worten, das Lötbefestigungsverfahren ist für winzige Verbindungen ungeeignet, und im Legierungs­ verfahren ist es ebenfalls für winzige Verbindungen unge­ eignet, da die Legierung über die beabsichtigte Fläche hinaus ausläuft. Durch Verwendung des vorliegenden Ver­ fahrens kann es jedoch auf Produkte angewendet werden, welche einen winzigen Abstand (Pitch) besitzen. Insbeson­ dere in den vergangenen Jahren ist die Anforderung an den Elektrodenabstand von Bauteilen und der Verbindertechno­ logie angestiegen. Das Lötbefestigungsverfahren ist je­ doch für winzige Verbindungen ungeeignet, und in dem Löt­ verfahren besteht ein Elektrodenabstandsgrenzwert von 0,3 mm. Da in dem Legierungsverfahren die Legierung sich über ihre beabsichtigte Fläche hinaus ausbreitet, ist sie ferner gleichermaßen ebenfalls ungeeignet für winzige Verbindungen. Die vorliegende Ausführungsform kann jedoch für Produkte mit winzigem Abstand angewendet werden.

Wie oben, kann sogar in dem Fall, in dem der Elektro­ denabstand gering ist, eine hohe Verbindungszuverlässig­ keit bei Bauteilen (die Verbindung zwischen den Verdrah­ tungen) durchgeführt werden.

Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform unter spezieller Berücksichtigung der Unterschiede zu der zwei­ ten Ausführungsform erläutert.

In Fig. 19 ist eine zweite Leiterplatte 60 auf einer ersten Leiterplatte 50 montiert, und die jeweiligen Ver­ drahtungen liegen verbunden vor. Mit anderen Worten, Fig. 14 zeigt den Zustand nach einem Verbinden.

In der ersten Leiterplatte 50 ist auf der Oberfläche eines isolierenden Substrates 51 ein Metallverdrahtungs­ verbinder C1 ausgebildet. Der Metallverdrahtungsverbinder C1 besteht aus einer Metallelektrode 52 und ist aus Kup­ fer aufgebaut. Für das isolierende Substrat 51 wird fer­ ner ein Aluminiumoxidsubstrat verwendet. In der zweiten Leiterplatte 60 ist auf der Oberfläche eines isolierenden Substrates 61 ein Metallverdrahtungsverbinder C2 ausge­ bildet. Der Metallverdrahtungsverbinder C2 besteht aus einer Metallelektrode und ist aus Kupfer aufgebaut. Als das isolierende Substrat 61 wird ferner ein Aluminium­ oxidsubstrat verwendet.

Dann werden der Metallverdrahtungsverbinder (Kupferverdrahtung) C1 der ersten Leiterplatte 50 und der Metallverdrahtungsverbinder (Kupferverdrahtung) C2 der zweiten Leiterplatte 60 durch gegenseitige Diffusion mit­ einander bondiert. Auf diese Weise werden der Metallver­ drahtungsverbinder C1 der ersten Leiterplatte 50 und der Metallverdrahtungsverbinder C2 der zweiten Leiterplatte 60 miteinander verbunden.

Als nächstes wird das Verfahren der Herstellung unter Verwendung der Fig. 15 bis 19 erläutert.

Wie in Fig. 15 aufgezeigt, werden als erstes die er­ ste Leiterplatte 50 und die zweite Leiterplatte 60 herge­ stellt. In der ersten Leiterplatte 50 ist zu diesem Zeit­ punkt auf der Oberfläche des Metallverdrahtungsverbinders (Kupferverdrahtung) C1 durch ein Luftoxidation ein Oxid­ film 52a ausgebildet. Gleichermaßen ist in der zweiten Leiterplatte 60 auf der Oberfläche des Metallverdrah­ tungsverbinders (Kupferverdrahtung) C2 durch eine Luft­ oxidation ein Oxidfilm 62a ausgebildet.

Wie in Fig. 16' aufgezeigt, wird dann eine Kohlenwas­ serstoffverbindung, welche eine Dissoziationsenergie der C-H Bindung von weniger als 950 kJ/mol besitzt, auf den Metallverdrahtungsverbinder (Kupferverdrahtung) C1 der ersten Leiterplatte 50 aufgebracht. Die Kohlenwasser­ stoffverbindung ist zumindest eine, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Cyclooctan, Tetramethyl­ pentadecan, Triphenylmethan, Dicyclopentadien und Di­ hydroanthracen.

Wie in Fig. 17 aufgezeigt, wird im folgenden die zweite Leiterplatte 60 so auf der ersten Leiterplatte 50 plaziert, daß die Metallverdrahtungsverbinder C1 und C2 einander gegenüberliegen. In dem Zustand, in dem die Koh­ lenwasserstoffverbindung 70 zwischen dem Metallverdrah­ tungsverbinder C1 der ersten Leiterplatte 50 und dem Me­ tallverdrahtungsverbinder C2 der zweiten Leiterplatte 60 angeordnet ist, sind die Metallverdrahtungsverbinder C1 und C2 der beiden Leiterplatten 50 und 60 einander gegen­ überliegend angeordnet. Mit anderen Worten, in dem Zu­ stand, in dem eine Kohlenwasserstoffverbindung 70, welche eine Dissoziationsenergie der C-H Bindung von weniger als 950 kJ/mol besitzt, zwischen dem Metall, welches den Me­ tallverdrahtungsverbinder C1 der ersten Leiterplatte 50 bildet, und dem Metall, welches den Metallverdrahtungs­ verbinder C2 der zweiten Leiterplatte 60 bildet, angeord­ net ist, sind die Metallverdrahtungsverbinder C1 und C2 der beiden Leiterplatten 50 und 60 einander gegenüberlie­ gend angeordnet.

In dem Zustand, in welchem ein Druck zwischen den Me­ tallverdrahtungsverbindern C1 und C2 auf den beiden Plat­ ten 50 und 60 angewendet wird, wird dann das Metall (Kupfer), aus welchem die Metallverdrahtung besteht, auf unterhalb seines Schmelzpunkts erwärmt. Der zu diesem Zeitpunkt angewendete Druck beträgt zum Beispiel 0,3 bis 2,0 MPa. Ferner liegt die angewendete Wärme zwischen 700 und 1000°C, niedriger als der Schmelzpunkt von Kupfer (1083°C). Darüber hinaus werden Druck und Wärme zwischen 30 und 60 Sekunden angewendet.

Zu diesem Zeitpunkt wird durch ein Erwärmen der Koh­ lenwasserstoffverbindung 70 die Kohlenwasserstoffverbin­ dung 70 zersetzt und spaltet die Kohlenwasserstoffverbin­ dung 70 unter Ausbildung eines Radikals Wasserstoff davon ab. Aufgrund des aus der Kohlenwasserstoffverbindung ge­ bildeten Radikals werden die Oxidfilme 52a und 62a, die auf den Metalloberflächen ausgebildet sind, reduziert, wobei zur gleichen Zeit die Metalle, aus welchen die Me­ tallverdrahtungsverbinder C1 und C2 auf beiden Platten bestehen, durch Dispersion miteinander bonden.

Das heißt, der Oxidfilm 52a auf der Oberfläche des Kupferfilms 52 und der Oxidfilm 62a auf der Oberfläche des Kupferfilms 62, mit anderen Worten, die Metalloxide 52a und 62a auf den Metalloberflächen, welche die Metall­ verdrahtung bilden, werden durch den Kohlenwasserstoff 70 reduziert. Durch die Reduktion der Oxide 52a und 62a werden saubere Metalloberflächen freigelegt. Wie in Fig. 18 aufgezeigt, ist als ein Ergebnis der Zustand der Benet­ zung gut, und die Oberfläche des Kupferfilms 52 auf der Leiterplatte 50 steht in Kontakt mit der Oberfläche des Kupferfilms 62 auf der Leiterplatte 60. Wie in Fig. 19 aufgezeigt, findet dann eine gegenseitige Dispersion der beiden Kupfer statt (beide Kupfer dispergieren gegensei­ tig in die Hartphase), wobei der Kupferfilm 52 auf der Leiterplatte 50 mit dem Kupferfilm 62 auf der Leiter­ platte 60 bondiert.

Auf diese Weise werden die Oxidfilme 52a und 62a auf den Oberflächen des Basismetalls (in der vorliegenden Ausführungsform die Kupferfilme 52 und 62) abgebaut und die Oberflächen verbunden, was zu einer hohen Verbin­ dungszuverlässigkeit von Bauteilen führt. Mit anderen Worten, durch Verwenden des Kohlenwasserstoffs 70 als ei­ nem Reduktionsmittel auf den Oxidfilmen 52a und 62a auf den Metalloberflächen können die beiden sauberen Metall­ oberflächen kontaktieren, kann eine gegenseitige Disper­ sion stattfinden und kann eine vorteilhafte Verbindung mit einer hohen Zuverlässigkeit erhalten werden.

Wie oben, kann gleichermaßen wie in der zweiten Aus­ führungsform, sogar wenn der Elektrodenabstand gering ist, eine hohe Verbindungszuverlässigkeit in Bauteilen auftreten (die Verbindung zwischen Verdrahtungen).

Zusätzlich wird in den zuvor erwähnten ersten bis dritten Ausführungsformen die Kohlenwasserstoffverbindung lediglich auf den Metallverdrahtungsverbinder C1 der er­ sten Leiterplatte aufgebracht. Sie kann jedoch auf ledig­ lich den Metallverdrahtungsverbinder C2 der zweiten Lei­ terplatte oder auf beide Metallverdrahtungsverbinder C1 und C2 auf beiden Platten aufgebracht werden.

Das Leiterplattenverbindungsverfahren, wie es in ei­ ner vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt wird, beruht auf einem Verfahren des Miteinanderverbindens einer gedruckten Leiterplatte 1, welche eine Basisplatte 11 und eine Vielzahl an ge­ druckten Verdrahtungsanschlüssen 12, welche an die Ober­ fläche der Basisplatte 11 bondiert sind, besitzt, und ei­ ner flexiblen Leiterplatte 2, welche eine Folie 21, der aus einem thermoplastischen Harz gemacht ist, und eine Vielzahl an leitfähigen Dickfilmanschlüssen 22, welche auf die Oberfläche der Folie 21 bondiert sind, besitzt, wie in Fig. 20 aufgezeigt. Das Leiterplattenverbindungs­ verfahren dieser Ausführungsform ist ein Herstellungsver­ fahren der Herstellung einer Mehrfachleiterplatte 100 mit einer gedruckten Leiterplatte 1 und einer flexiblen Lei­ terplatte 2, die, wie in Fig. 22 aufgezeigt, durch Ver­ binden der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse 12 und der leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 entsprechend miteinan­ der verbunden werden, wenn die gedruckte Leiterplatte 1 und die flexible Leiterplatte 2 bondiert werden.

Die Grundplatte 11 der gedruckten Leiterplatte 1 ist eine Mehrfachleiterplatte, die aus einem Grundmaterial aus Epoxyglas gemacht ist, wie in Fig. 21 aufgezeigt, und jeder gedruckte Verdrahtungsanschluß 12 ist ein Verbin­ dungsanschluß einer gedruckten Verdrahtung, die aus einer auf einer Oberfläche der Grundplatte 11 ausgebildeten Kupferfolie gemacht ist. Die gedruckten Verdrahtungsan­ schlüsse 12 haben ihre Oberflächen mit einer dünnen Lot­ schicht 13, einer sogenannten Verzinnung, bedeckt. Das die Lotschicht 13 bildende Lot ist, ein eutektisches Lot mit einem Schmelzpunkt von ungefähr 183°C.

Nach dem Kohlenwasserstoffaufbringungsschritt, wel­ cher später beschrieben wird, d. h. vor dem Heißpreßbon­ dierungsschritt, hat die gedruckte Leiterplatte 1, die mit der flexiblen Leiterplatte 2 zu verbinden ist, ihre Oberfläche bedeckt mit einer dünnen Schicht einer flüssi­ gen Kohlenwasserstoffverbindung 3. Die Kohlenwasserstoff­ verbindung 3, die in dieser Ausführungsform verwendet wird, ist Tetradecan, welches ein geradkettiger gesättig­ ter Kohlenwasserstoff ist, der 14 Kohlenstoffatome in ei­ nem Molekül einschließt und einen Siedepunkt von 174°C besitzt. Der Siedepunkt der Kohlenwasserstoffverbindung 3 kann nämlich geringer sein als der Schmelzpunkt des ther­ moplastischen Harzes (PEN), welches die Folie 21 der fle­ xiblen Leiterplatte 2 bildet, was als nächstes beschrie­ ben wird.

Die Folie 21 der flexiblen Leiterplatte 2 umfaßt PEN (Polyethylennaphthalat) und ist eine thermoplastische Fo­ lie, welche unvergleichlich dünner ist als die Grund­ platte 11 der gedruckten Leiterplatte 1, und besitzt ei­ nen Schmelzpunkt von ungefähr 270-280°C. Die leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 sind Verdrahtungsanschlüsse, welche aus einem dicken Film aus Silberpaste gemacht sind und gebildet werden durch Drucken eines Polyesterharzes, wel­ ches eine große Menge an feinem Silberpulver einschließt.

Das Leiterplattenverbindungsverfahren dieser Ausfüh­ rungsform umfaßt einen Kohlenwasserstoffaufbringungs­ schritt und einen Heißpreßbondierungsschritt.

Der Kohlenwasserstoffaufbringungsschritt ist ein ein­ leitender Schritt, welcher die oben erwähnte Kohlenwas­ serstoffverbindung 3 auf den Bereich der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 1, wo die gedruckten Verdrah­ tungsanschlüsse 12 existieren, aufbringt. Es wird eine vorgeschriebene Menge der Kohlenwasserstoffverbindung 3 mittels einer Bürste auf die Endfläche der gedruckten Leiterplatte 1 aufgebracht, um den in Fig. 20 aufgezeig­ ten Bondierungsbereich zu bedecken.

Der Heißpreßbondierungsschritt heißpreßbondiert die flexible Leiterplatte 2 auf die gedruckte Leiterplatte 1 mit einem Heizwerkzeug H durch Positionieren der gedruck­ ten Verdrahtungsanschlüsse 12 und der leitfähigen Dick­ filmanschlüsse 22, so daß sie einander gegenüberliegen, wie in Fig. 20 aufgezeigt. Das Heizwerkzeug H ist aus Titan hergestellt und besitzt die Form eines Barrens mit einem quadratischen Querschnitt. Es wird auf eine Tempe­ ratur von 230-240°C erwärmt und mit einer Schubkraft von ungefähr 2 MPa (ungefähr 20 kgf/cm²) angetrieben, um die flexible Leiterplatte 2 während 5 Sekunden auf die ge­ druckte Leiterplatte 1 heißzupressen. Die Folie 21 der flexiblen Leiterplatte 2 ist relativ dünn und daher er­ wärmt sie sich bis nahezu auf die Temperatur des Heiz­ werkzeugs H.

Folglich erreicht die Folie 21 in dem Heißpreßbondie­ rungsschritt die maximale Temperatur von ungefähr 230°C, welche geringer ist als der Schmelzpunkt (ungefähr 275°C) des thermoplastischen Harzes (PEN), welches die Folie 21 bildet, und höher ist als der Siedepunkt (174°C) von Tetradecan als der Kohlenwasserstoffverbindung 3. Daher wird die Folie 21 erweicht, schmilzt jedoch nicht, wohin­ gegen die Kohlenwasserstoffverbindung 3 siedet. Das eu­ tektische Lot, welches die Lotschicht 13 bildet, besitzt einen Schmelzpunkt (183°C), welcher praktisch gleich dem Siedepunkt (174°C) von Tetradecan als der Kohlenwasser­ stoffverbindung 3 ist. Daher wird es in dem Heißpreßbon­ dierungsschritt in ausreichendem Maße erwärmt, so daß die Lotschicht 13 einem Schmelzen unterliegt, wenn die Koh­ lenwasserstoffverbindung 3 siedet.

Die Fig. 20 und 21 zeigen den Anfangszustand des Heißpreßbondierungsschritts. Fig. 22 zeigt den Zwischen­ zustand des Heißpreßbondierungsschrittes, und Fig. 23 und Fig. 24 zeigen den Bondierungszustand nach dem Heißpreß­ bondierungsschritt. Wie in den Fig. 23 und 24 aufgezeigt, ist in dem Bondierungszustand nach dem Heißpreß­ bondierungsschritt die flexible Leiterplatte 2 an ihrem Bondierungsabschnitt fest mit der gedruckten Leiterplatte 1 bondiert.

Das Leiterplattenverbindungsverfahren dieser Ausfüh­ rungsform, welches wie oben beschrieben arrangiert ist, erzielt die folgende Wirksamkeit. Wenn die flexible Lei­ terplatte 2 in dem oben beschriebenen Heißpreßbondie­ rungsschritt auf die gedruckte Leiterplatte 1 heißpreß­ bondiert wird, wirkt die Kohlenwasserstoffverbindung 3, welche zuvor aufgebracht worden ist, auf die folgenden zwei Weisen.

Erstens, wie in Fig. 22 aufgezeigt, siedet die Koh­ lenwasserstoffverbindung 3 durch ein Erwärmen auf eine Temperatur oberhalb ihres Siedepunkts sofort, wobei die Oberfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse 12 der gedruckten Leiterplatte 1 und die Oberfläche der leitfä­ higen Dickfilmanschlüsse 22 der flexiblen Leiterplatte 2 gereinigt werden. Auf diese Weise lassen sich die beiden Bauteile 12 und 22 auf einfache Weise bonden. Zu diesem Zeitpunkt ist das eutektische Lot, welches die Lotschicht 13 bildet, aufgrund des Erwärmens auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunkts geschmolzen und flüssig.

Durch Sieden entfernt die Kohlenwasserstoffverbindung 3 folglich den Oxidfilm, der auf der Oberfläche der Lot­ schicht 13 ausgebildet ist, welche die gedruckten Ver­ drahtungsanschlüsse 12 der gedruckten Leiterplatte 1 be­ deckt. Zur gleichen Zeit werden Oxide, welche auf der Oberfläche der Lotschicht 13 ausgebildet sind, durch die reduzierende Wirkung der Kohlenwasserstoffverbindung 3 zu Metallen reduziert. Demgemäß legt die Kohlenwasserstoff­ verbindung 3 den metallischen Abschnitt der Lotschicht 13 frei, welche nicht oxidiert ist und schmilzt, um die ge­ druckten Verdrahtungsanschlüsse 12 zu bedecken. Aufgrund des Siedens und der reduzierenden Wirkung entfernt die Kohlenwasserstoffverbindung 3 gleichermaßen den Oxidfilm und eine Verunreinigung, welche die Oberfläche der leit­ fähigen Dickfilmanschlüsse 22 der flexiblen Leiterplatte 2 bedecken. Dies legt den metallischen Abschnitt der leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 frei.

Als ein Ergebnis werden der metallische Abschnitt der Lotschicht 13, welche die gedruckten Verdrahtungsan­ schlüsse 12 bedeckt, und der metallische Abschnitt der leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 freigelegt und durch Erwärmen in direktem Kontakt miteinander auf eine Tempe­ ratur, die hoch genug ist, um die Lotschicht 13 zu schmelzen, preßbondiert. Als ein Ergebnis werden die ge­ druckten Verdrahtungsanschlüsse 12 und die leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 über das Lot fest bondiert, was nicht nur eine feste mechanische Bondierung erzielt, son­ dern auf Basis einer festen elektrischen Verbindung auch eine zufriedenstellende Leitung erzielt.

Zweitens, wie wiederum in Fig. 22 aufgezeigt ist, dringt die erwärmte Kohlenwasserstoffverbindung 3 in die Folie 21 der flexiblen Leiterplatte 2 ein, was bewirkt, daß die Folie 21 geringfügig quillt und schmilzt. Das thermoplastische Harz, welches die Folie 21 bildet, nimmt nämlich nicht nur hinsichtlich der Fluidität durch das geringfügige Schmelzen zu, wenn die Temperatur ansteigt, sondern es quillt auch, um den Zwischenraum zwischen be­ nachbarten gedruckten Verdrahtungsanschlüssen 12 zu ver­ siegeln. Folglich bondiert die Folie 21 der flexiblen Leiterplatte 2 fest die Oberfläche der Grundplatte 11 zwischen den gedruckten Verdrahtungsanschlüssen 12 auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 1 und der Sei­ tenfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse 12, wie wiederum in Fig. 23 aufgezeigt. Als ein Ergebnis werden die gedruckte Leiterplatte 1 und die flexible Leiter­ platte 2 fest bondiert, so daß die Festigkeit gegenüber einem Ablösen erhöht ist und beide Bauteile 1 und 2 me­ chanisch fest bondiert sind. Darüber hinaus hält das Quellen und Füllen der Folie 21 auftretenden Tau ab, wo­ durch der durch den Tau verursachte Kurzschluß und die Erosion verhindert werden.

Der Heißpreßbondierungsschritt verbindet die gedruck­ ten Verdrahtungsanschlüsse 12 und die leitfähigen Dick­ filmanschlüsse 22 nämlich nicht nur elektrisch und mecha­ nisch fest, sondern es werden auch die gedruckte Leiter­ platte und die flexible Leiterplatte mechanisch fest bon­ diert. Darüber hinaus wird der Bondierungsabschnitt durch die Folie 21 dicht versiegelt. Folglich ist ein durch Io­ nen verursachter Kurzschluß zwischen benachbarten An­ schlüssen 12 und 22 verhindert, und der Kurzschluß und die Erosion, die durch auftretenden Tau bewirkt werden, werden ebenfalls verhindert. Als ein Ergebnis ist die Zu­ verlässigkeit der Verbindung zwischen der gedruckten Lei­ terplatte 1 und der flexiblen Leiterplatte 2 verbessert.

Am Ende des Heißpreßbondierungsschritts dieser Aus­ führungsform ist die flexible Leiterplatte 2, wie in Fig. 24 aufgezeigt, mit der gedruckten Leiterplatte 1 bondiert, und es ist eine Mehrfachleiterplatte 100 herge­ stellt, bei welcher die gedruckten Verdrahtungsanschlüsse 12 der gedruckten Leiterplatte 1 und die leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 der flexiblen Leiterplatte 2 ent­ sprechend verbunden sind.

Als ein Ergebnis des oben dargestellten können eine gedruckte Leiterplatte 1 und eine flexible Leiterplatte 2 durch lediglich Anwenden einer extrem kostengünstigen Kohlenwasserstoffverbindung 3 auf den Bondierungsab­ schnitt der gedruckten Leiterplatte 1 heißpreßbondiert werden. Folglich können die gedruckte Leiterplatte 1 und die flexible Leiterplatte bei extrem niedrigen Material­ kosten verbunden werden.

Auch kann der Kohlenwasserstoffaufbringungsschritt sofort abgeschlossen werden und kann der Heißpreßbondie­ rungsschritt in lediglich 5 Sekunden abgeschlossen wer­ den, wodurch die gedruckte Leiterplatte 1 und die flexible Leiterplatte 2 in extrem kurzer Zeit und mit ge­ ringem Arbeitsaufwand wirksam verbunden werden können.

Darüber hinaus ist das Bonden der gedruckten Verdrah­ tungsanschlüsse 12 und der leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 in elektrischer und mechanischer Hinsicht fest. Auch schmilzt und quillt die Folie 21 der flexiblen Leiter­ platte 2, um fest an der gedruckten Leiterplatte 1 zu kleben, wodurch eine zuverlässige Bondierung erreicht werden kann. Zusätzlich schmilzt das thermoplastische Harz, welches die Folie 21 der flexiblen Leiterplatte 2 bildet, geringfügig in die Kohlenwasserstoffverbindung 3. Auch dringt die Kohlenwasserstoffverbindung 3 ein und es findet ein Quellen statt, um den Zwischenraum des Bondie­ rungsabschnitts auszufüllen. Als ein Ergebnis tritt die Folie 21 hervor, um den Bondierungsabschnitt zu füllen, und der Bondierungsabschnitt entwickelt keinen Kurzschluß oder eine defekte Verbindung aufgrund von auftretendem Tau, wodurch eine zuverlässige Verbindung erreicht wird. Letztendlich ist das Leiterplattenverbindungsverfahren, das auf dieser Ausführungsform basiert, im Hinblick auf die Verbindung in ausreichendem Maße zuverlässig, während es in der Lage ist, eine gedruckte Leiterplatte 1 und ei­ ne flexible Leiterplatte 2 bei extrem geringen Kosten und in einer kurzen Zeit zu verbinden.

Das Leiterplattenverbindungsverfahren als Ausfüh­ rungsform 5 dieser Erfindung unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsform 4 darin, daß die gedruckte Leiterplatte 1 keine Lotschicht 13 besitzt und daß die verwendete Kohlenwasserstoffverbindung 3 ein gesättigter Kohlenwasserstoff ist, welcher hauptsächlich aus Cyclooctan besteht. Der Rest des Leiterplattenverbindungsver­ fahrens dieser Ausführungsform ist identisch mit der Aus­ führungsform 4, einschließlich der zahlreichen Bedingun­ gen des Heißpreßbondierungsschritts. Cyclooctan, welches die Hauptkomponente der Kohlenwasserstoffverbindung 3 ist, ist ein gesättigter Kohlenwasserstoff mit einem tertiären Kohlenstoffatom und einem Siedepunkt von unge­ fähr 148°C.

Die gedruckten Verdrahtungsanschlüsse 12 der gedruck­ ten Leiterplatte 1 sind freigelegt, und der Heißpreßbon­ dierungsschritt verbindet die gedruckten Verdrahtungsan­ schlüsse 12 der gedruckten Leiterplatte 1 und die leitfä­ higen Dickfilmanschlüsse 22 der flexiblen Leiterplatte 2 direkt. Als solches siedet die Kohlenwasserstoffverbin­ dung 3 mit einem niedrigen Siedepunkt heftig, um die Oberfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse 12 zu reinigen, und dadurch werden die gedruckten Verdrahtungs­ anschlüsse 12 und die leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 sogar in Abwesenheit der Lotschicht 13 fest verbunden. Die Kohlenwasserstoffverbindung 3 übt auch in dieser Aus­ führungsform die reduzierende Wirkung aus, um den auf der Oberfläche der gedruckten Verdrahtungsanschlüsse 12 und der leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 ausgebildeten Oxid­ film zu entfernen, um dadurch deren metallische Ab­ schnitte freizulegen. Dies unterstützt beide Bauteile 12 und 22 beim Bonden. Folglich werden die gedruckten Ver­ drahtungsanschlüsse 12 und die leitfähigen Dickfilman­ schlüsse 22 ebenfalls auf zuverlässige Weise elektrisch verbunden.

Als nächstes dringt die erwärmte Kohlenwasserstoff­ verbindung 3 in die Folie 21 der flexiblen Leiterplatte 2 ein, was bewirkt, daß die Folie 21 eine erhöhte Fluidität besitzt, so daß sie den Bondierungsabschnitt der gedruck­ ten Leiterplatte 1 und der flexiblen Leiterplatte 2 dicht versiegelt.

Das Leiterplattenverbindungsverfahren als Ausfüh­ rungsform 6 dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Ver­ binden einer gedruckten Leiterplatte 1, welche gedruckte Verdrahtungsanschlüsse 12 besitzt, jedoch weder eine Lot­ schicht noch eine Plattierungsschicht besitzt, wie im Fall von Ausführungsform 5, und einer flexiblen Leiter­ platte 2, welche aus einer Silberpaste gebildete leitfä­ hige Dickfilmanschlüsse 22 besitzt.

Die Anordnung dieser Ausführungsform ist im Grunde genommen gleich der Anordnung der Ausführungsform 5, ist jedoch von der Ausführungsform 5 hinsichtlich der Verwen­ dung von Dicyclopentadien für die Kohlenwasserstoffver­ bindung verschieden. Dicyclopentadien ist eine Kohlenwas­ serstoffverbindung mit einem tertiären Kohlenstoffatom, wobei seine Dissoziationsenergie ΔH der C-H Bindung auf ungefähr 916 kJ/mol eingeschätzt wird, wie in Fig. 7 auf­ gezeigt. Die Dissoziationsenergie ΔH der C-H Bindung ist definiert als ein Energieniveau, bei welchem die Kohlen­ wasserstoffverbindung einer thermischen Zersetzung unter Freisetzung von Wasserstoff unterliegt, wobei sie dabei in den Radikalzustand übergeht, wie in Fig. 6 aufgezeigt.

In dieser Ausführungsform besitzt die Kohlenwasser­ stoffverbindung eine Dissoziationsenergie der C-H Bindung von ungefähr 916 kJ/mol, welches unterhalb von 950 kJ/mol liegt. Die Folie des thermoplastischen Harzes, welches die flexible Leiterplatte 2 bildet, wirkt versiegelnd für den Verbindungabschnitt der gedruckten Leiterplatt und der flexiblen Leiterplatte in dem Heißpreßbondierungs­ schritt.

Da in dieser Ausführungsform die Kohlenwasserstoff­ verbindung eine Dissoziationsenergie der C-H Bindung von ungefähr 916 kJ/mol besitzt, welches unterhalb von 950 kJ/mol liegt, ist die Reduktionsgeschwindigkeitskonstante k (siehe Fig. 7) groß, und sie übt bei einer hohen Temperatur eine starke reduzierende Wirkung auf Metall­ oxide aus. Als ein Ergebnis werden Metalloxide, welche gerne auf der Oberfläche der gedruckten Verdrahtungsan­ schlüsse 12 und der leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 auftreten, reduziert, was bewirkt, daß beide Anschlüsse 12 und 22 eine Metall-zu-Metall-Verbindung besitzen. Folglich wird, sogar wenn keine Lotschicht oder Plattie­ rungsschicht auf der Oberfläche der gedruckten Verdrah­ tungsanschlüsse 12 vorhanden ist, nicht nur die mechani­ sche Bondierungsfestigkeit zwischen den beiden Anschlüs­ sen 12 und 22 erhöht, sondern wird auch der Widerstand der Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen verrin­ gert, so daß eine zufriedenstellende elektrische Verbin­ dung erreicht wird.

Im speziellen ist die Ablösungsfestigkeit dieser Aus­ führungsform unter Verwendung von Dicyclopentadien (DCPD) verdoppelt im Vergleich mit dem Fall der Abwesenheit ei­ ner Kohlenwasserstoffverbindung oder dem Fall von Decan (C10) als der Kohlenwasserstoffverbindung, wie in Fig. 25 durch die Markierungen mit gefüllten Kreisen aufgezeigt. Zusätzlich nimmt der Verbindungswiderstand zwischen den beiden Anschlüssen 12 und 22 drastisch ab im Vergleich mit der Abwesenheit von Kohlenwasserstoffverbindungen oder der Kohlenwasserstoffverbindung Decan (C10), wie in Fig. 25 durch die Markierungen mit leeren Kreisen aufge­ zeigt.

Folglich bewirkt das Leiterplattenverbindungsverfah­ ren dieser Ausführungsform eine weitere Erhöhung der Bon­ dierungsfestigkeit zwischen der gedruckten Leiterplatte 1 und der flexiblen Leiterplatte 2, zusätzlich zu dem Ef­ fekt der vorhergehenden Ausführungsform 5. Darüber hinaus besitzt sie den Effekt einer weiteren Verringerung des Widerstands der Verbindung zwischen den gedruckten Ver­ drahtungsanschlüssen 12 und den leitfähigen Dickfilmanschlüssen 22 und erreicht eine viel bessere elektrische Verbindung. Es ist offensichtlich, daß diese Wirkungen sogar ohne der Oberflächenbearbeitung der gedruckten Ver­ drahtungsanschlüsse 12 wie in der vorausgehenden Ausfüh­ rungsform 5 erzielt werden.

Es ist möglich, das Material der gedruckten Verdrah­ tungsanschlüsse 12 oder das Material der leitfähigen Dickfilmanschlüsse 22 bei der Ausführung des Leiterplat­ tenverbindungsverfahrens zu ändern. Zum Beispiel können die leitfähigen Dickfilmanschlüsse anstelle der Silber­ paste aus einer Paste aus Kupfer, einer Silber-Kupfer-Le­ gierung oder Zinn gebildet sein. Die gedruckten Verdrah­ tungsanschlüsse 12 können ein Nickel-Gold-Plattieren, ein Kupfer-Silber-Plattieren, ein Kupfer-Blei-Plattieren oder dergleichen erfahren haben. Dicyclopentadien als die Koh­ lenwasserstoffverbindung 3 kann ersetzt werden durch eine andere Kohlenwasserstoffverbindung mit einer Dissozia­ tionsenergie der C-H Bindung von 950 kJ/mol oder weniger. Jede dieser verschiedenen Ausführungsformen erzielt einen Effekt, der vergleichbar ist mit der obigen Ausführungs­ form.

Während die oben beschriebenen Ausführungsformen sich auf Verwendungsbeispiele der vorliegenden Erfindung be­ ziehen, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung angewendet werden kann auf ein andere Anwen­ dung, Modifikationen und Variationen derselbigen und nicht auf die hierin zur Verfügung gestellte Offenbarung beschränkt ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Leiter­ plattenverbindungsverfahren, welches einen Kohlenwasser­ stoffaufbringungsschritt und einen Heißpreßbondierungs­ schritt umfaßt. Der Kohlenwasserstoffaufbringungsschritt ist ein einleitender Schritt, welcher eine Kohlenwasser­ stoffverbindung (3) auf eine gedruckte Leiterplatte (1) aufbringt. Der Heißpreßbondierungsschritt heißpreßbon­ diert eine flexible Leiterplatte (2) auf die gedruckte Leiterplatte (1), indem deren gedruckte Verdrahtungsan­ schlüsse (12) und leitfähigen Dickfilmanschlüsse (22) einander gegenüber positioniert werden. In dem Heißpreß­ bondierungsschritt siedet die Kohlenwasserstoffverbindung (3) und reinigt die Oberfläche der gedruckten Verdrah­ tungsanschlüsse (12) und der leitfähigen Dickfilman­ schlüsse (22), wodurch der Oxidfilm entfernt wird, um die metallischen Abschnitte der Anschlüsse freizulegen. Die Kohlenwasserstoffverbindung (3) dringt in eine thermo­ plastische Folie (21) oder eine Grundplatte (11) ein, was deren Quellen bewirkt und wodurch die flexible Leiter­ platte (2) dicht mit der gedruckten Leiterplatte (1) bon­ diert. Folglich ist sowohl eine elektrische als auch me­ chanische feste Bondierung bei sehr geringen Kosten und in einer kurzen Zeit erreicht.

Claims (14)

1. Verfahren zum Verbinden eines ersten Verdrahtungsver­ binders auf einer ersten Leiterplatte und eines zwei­ ten Verdrahtungsverbinders auf einer zweiten Leiter­ platte, umfassend:
Anordnen des ersten Verdrahtungsverbinders auf der ersten Leiterplatte und des zweiten Verdrahtungs­ verbinders auf der zweiten Leiterplatte, wobei der ersten Verdrahtungsverbinder gegenüberliegend zu dem zweiten Verdrahtungsverbinder angeordnet ist, wobei der erste Verdrahtungsverbinder auf der er­ sten Leiterplatte aus Metall besteht und der zwei­ te Verdrahtungsverbinder auf der zweiten Leiter­ platte aus Metall besteht und wobei eine Kohlen­ wasserstoffverbindung dazwischen angeordnet ist, wobei die Kohlenwasserstoffverbindung eine Disso­ ziationsenergie der C-H Bindung von weniger als 950 kJ/mol besitzt; und
Zersetzen der Kohlenwasserstoffverbindung unter Ausbildung eines Radikals, wobei die Kohlenwasser­ stoffverbindung zersetzt wird unter Abtrennen von Wasserstoff aus der Kohlenwasserstoffverbindung durch Erwärmen der Kohlenwasserstoffverbindung, wobei das Radikal, das aus der Kohlenwasserstoff­ verbindung gebildet ist, Oxidfilme auf Oberflächen der Metalle des ersten Verdrahtungsverbinders und des zweiten Verdrahtungsverbinders reduziert, so daß der erste Verdrahtungsverbinder auf der ersten Leiterplatte und der zweite Verdrahtungsverbinder auf der zweiten Leiterplatte durch Schmelzen oder Diffusion bondiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Verdrah­ tungsverbinder (C1) und der zweite Verdrahtungsver­ binder (C2) auf der ersten bzw. zweiten Leiterplatte Metallelektroden sind, wobei auf zumindest dem ersten Verdrahtungsverbinder oder dem zweiten Verdrahtungs­ verbinder ein Lot angeordnet ist und daran haftet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Verdrah­ tungsverbinder und der zweite Verdrahtungsverbinder durch Verschmelzen mit dem Lot miteinander bonden, während der Oxidfilm auf der Oberfläche des Lots oder der Metallelektrode reduziert wird durch Erwärmen der Kohlenwasserstoffverbindung (30) über einen Schmelz­ punkt des Lots.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Verdrah­ tungsverbinder und der zweite Verdrahtungsverbinder aus Kupfer hergestellt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ersten Verdrah­ tungsverbinder (C1) auf der ersten Leiterplatte Gold umfaßt, der zweite Verdrahtungsverbinder (C2) auf der zweiten Leiterplatte Zinn umfaßt, wobei die Kohlen­ wasserstoffverbindung (30) zwischen dem Gold und dem Zinn angeordnet ist und beide Metalle durch Erwärmen auf unterhalb dem Schmelzpunkt von Zinn durch Diffu­ sion miteinander bonden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kohlenwasser­ stoffverbindung mindestens ein Bestandteil ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Cyclo­ octan, Tetramethylpentadecan, Triphenylmethan, Di­ cyclopentadien und Dihydroanthracen.

7. Verfahren zum Verbinden eines ersten Metallverdrah­ tungsverbinders auf einer ersten Leiterplatte und eines zweiten Metallverdrahtungsverbinders auf einer zweiten Leiterplatte, umfassend:
Anordnen des ersten Metallverdrahtungsverbinders und des zweiten Metallverdrahtungsverbinders auf der ersten Leiterplatte bzw. der zweiten Leiter­ platte, wobei der erste Metallverdrahtungsverbin­ der gegenüber dem zweiten Metallverdrahtungsver­ binder angeordnet ist, wobei der erste Metallver­ drahtungsverbinder auf der ersten Leiterplatte und der zweite Metallverdrahtungsverbinder auf der zweiten Leiterplatte eine Kohlenwasserstoffverbin­ dung dazwischen angeordnet besitzen, wobei die Kohlenwasserstoffverbindung eine Dissoziations­ energie der C-H Bindung von weniger als 950 kJ/mol besitzt; und
Anwenden eines Drucks auf den ersten Metallver­ drahtungsverbinder und den zweiten Metallverdrah­ tungsverbinder, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind;
Erwärmen des ersten Metallverdrahtungsverbinders auf der ersten Leiterplatte und des zweiten Me­ tallverdrahtungsverbinders auf der zweiten Leiter­ platte auf eine Temperatur unterhalb dem niedrig­ sten Schmelzpunkt des ersten und des zweiten Me­ tallverdrahtungsverbinders, um die Kohlenwasser­ stoffverbindung zu zersetzen, so daß durch Abtren­ nen von Wasserstoff von der Kohlenwasserstoffver­ bindung aufgrund des Erwärmens der Kohlenwasser­ stoffverbindung ein Radikal gebildet wird, wobei das aus der Kohlenwasserstoffverbindung gebildete Radikal Oxidfilme auf Oberflächen der ersten und zweiten Metallverdrahtungsverbinder reduziert, so daß die Metalle, welche die ersten und zweiten Metallverdrahtungsverbinder bilden, aufgrund gegen­ seitiger Diffusion bonden.

8. Verfahren zur Herstellung einer Mehrfachleiterplatte mit einer gedruckten Leiterplatte und einer flexiblen Leiterplatte, welche miteinander verbunden sind, wo­ bei die gedruckte Leiterplatte eine Grundplatte und eine Vielzahl an gedruckten Verdrahtungsanschlüssen besitzt, welche auf eine Oberfläche der Grundplatte bondiert sind, und die flexible Leiterplatte eine Fo­ lie aus thermoplastischem Harz und eine Vielzahl an leitfähigen Dickfilmanschlüssen besitzt, welche auf die Oberfläche der Folie bondiert sind, wobei das Verfahren umfaßt:
Aufbringen einer Kohlenwasserstoffverbindung in einem Kohlenwasserstoffaufbringungsschritt auf mindestens einen Abschnitt der Oberfläche der ge­ druckten Leiterplatte, wo die gedruckten Verdrah­ tungsanschlüsse existieren, oder auf einen Ab­ schnitt der Oberfläche der flexiblen Leiterplatte, wo die leitfähigen Dickfilmanschlüsse existieren; und
Heißpreßbonden der flexiblen Leiterplatte an die gedruckte Leiterplatte in einem Heißpreßbondie­ rungsschritt, wobei das Heißpreßbonden stattfin­ det, während die gedruckten Verdrahtungsanschlüsse und die leitfähigen Dickfilmanschlüsse einander gegenüberliegend positioniert sind.

9. Leiterplattenverbindungsverfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Kohlenwasserstoffverbindung hauptsächlich aus einem gesättigten Kohlenwasserstoff besteht, der zwischen 8 und 20 Kohlenstoffatome in einem Molekül umfaßt.

10. Leiterplattenverbindungsverfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Kohlenwasserstoffverbindung einen Siede­ punkt unterhalb dem Schmelzpunkt des thermoplasti­ schen Harzes, welches die Folie bildet, besitzt.

11. Leiterplattenverbindungsverfahren gemäß Anspruch 10, wobei in dem Heißpreßbondierungsschritt die Maximal­ temperatur der Folie geringer ist als der Schmelz­ punkt des thermoplastische Harzes, welches die Folie bildet, und höher ist als der Siedepunkt der Kohlen­ wasserstoffverbindung.

12. Leiterplattenverbindungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei die gedruckte Leiterplatte eine Lotschicht be­ sitzt, welche ein Lot einschließt, das einen Schmelz­ punkt unterhalb dem Siedepunkt der Kohlenwasserstoff­ verbindung besitzt und die gedruckten Verdrahtungsan­ schlüsse bedeckt.

13. Leiterplattenverbindungsverfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Kohlenwasserstoffverbindung hauptsächlich aus Verbindungen besteht, welche eine Dissoziations­ energie der C-H Bindung von 950 kJ/mol oder weniger besitzen.

14. Leiterplattenverbindungsverfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Folie den Verbindungsabschnitt zwischen der gedruckten Leiterplatte und der flexiblen Leiter­ platte im Heißpreßbondierungsschritt versiegelt.