DE102006003784A1

DE102006003784A1 - Verfahren zum elektrischen Verbinden von Folienleitern

Info

Publication number: DE102006003784A1
Application number: DE102006003784A
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto Dipl.Ing. Fickenscher (FH)
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2006-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Folienleitern, wobei jeder Folienleiter auf der Ober- und/oder Unterseite wenigstens einen Anschlussbereich mit wenigstens einer metallisierten Kontaktzone aufweist. Die Folienleiter überlappen sich im Anschlussbereich, wobei der in der Überlappung obere Folienleiter im Bereich der Kontaktzone eine Aussparung zur Kontaktzone des unteren Folienleiters aufweist, die Folienleiter mit den Kontaktzonen, beide nach oben zeigend, liegen und die Kontaktzone des oberen Folienleiters mit der Kontaktzone des unteren Folienleiters durch einen gemeinsamen Lotauftrag elektrisch verbunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Folienleitern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei den bekannten Verfahren zum Verbinden von Folienleitern befinden sich die Anschlussbereiche mit den zu verbindenden metallisierten Kontaktzonen auf einer Seite eines Folienleiters. In üblicher Weise wird der obere Folienleiter mit Kontaktzonen nach unten deckungsgleich auf den unteren Folienleiter mit Kontaktzonen nach oben gelegt und anschliessend werden die Kontaktzonen der beiden Folienleiter, beispielsweise mit einem Stempel- oder Bügellötverfahren miteinander verbunden. Der Nachteil bei diesem Verfahren ist, dass die Lötzone von dem oberen Folienleiter verdeckt wird und die Qualität der Lötstelle somit nicht durch ein zerstörungsfreies automatisches optisches Inspektionssystem kontrolliert werden kann. Es können lediglich Stichproben mit einem kostspieligen und aufwendigen Röntgenverfahren oder einer kostspieligen zerstörenden Prüfung erfolgen.

Aus DE 102 50 151 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden von leitenden Gliedern bekannt. Dieses Verfahren umfasst einen Schritt zum Vorsehen eines ersten leitenden Gliedes, einen Schritt zum Vorsehen eines zweiten leitenden Gliedes und einen Schritt zum Ausstoßen von Tröpfchen aus geschmolzenem Metall, um ein Verbindungsteil zu bilden, der das erste leitende Glied elektrisch mit dem zweiten leitenden Glied verbindet. Hierdurch soll die Verarbeitbarkeit erhöht und zugleich eine Reduktion der Isolation vermieden werden. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass ein sicheres und genaues Zusammenbringen von mindestens zwei Folienleitern an der Kontaktstelle nicht möglicht ist.

Aus DE 101 38 583 A1 sind ein Flachleiter und ein Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung mit selbigem offenbart. Ein mit einer Lötverbindung zu verbindenden Flachleiter umfasst einen zu einer Flachseite des Flachleiters hin aufgebogenen Randbereich, der auf der gegenüberliegenden Seite einen lötbaren, elektrisch leitenden und mit mindestens einem leitenden Bereich des Flachleiters verbundenen Kontaktbereich vorweist. Zum Verlöten werden die Kontaktbereiche des Flachleiters oder eines Bauteils so positioniert, dass sich der aufgebogene Randbereich gegenüber dem Kontaktbereich des Bauteils befindet. Mittels einer Wärmequelle wird flüssiges Lot erzeugt, durch das die Kontaktbereiche auf Löttemperatur gebracht werden.

Nachteilig hierbei ist wiederum, dass eine optische Überprüfung der Lötstelle während des Lötvorgangs nicht möglich ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Lötstelle durch ein einfaches Verfahren zerstörungsfrei geprüft werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Das Verfahren ermöglicht es mindestens zwei Folienleiter mittels einer Lötung elektrisch zu verbinden. Erfindungsgemäß ist hierzu am oberen Folienleiter ein Teil der Kontaktzone ausgespart. Die zu lötenden Folienleiter überlappen im Anschlussbereich, wobei jeweils beide Kontaktzonen der Folienleiter nach oben zeigen. Die elektrische Verbindung wird hergestellt, indem die Kontaktzone des oberen Folienleiters mit der Kontaktzone des unteren Folienleiters verlötet wird, d.h. es wird Lot derart eingebracht, dass dieses eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Kontaktzonen der beiden Folienleiter herstellt. Zur besseren Kontaktierung und zur optischen Überprüfung werden für die Kontaktzonen beispielsweise runde oder quadratische Pads verwendet, d.h. die Kontaktzonen sind vorzugsweise entsprechend ausgebildet. Die Lötung erfolgt mittels eines automatisierten Kolbenlötprozess mit Drahtzuführung von oben, oder aber beispielsweise mit einem Stempellötverfahren von unten. Die entsprechenden Kontaktzonen, insbesondere die Pads, sind hierbei derart ausgeführt, dass zumindest eine der Kontaktzonen, d.h. eines der Pads, in die jeweilige Folie des Folienleiters einlaminiert ist/sind. Dies erhöht die mechanische Stabilität. Auf der Oberseite des oberen Folienleiters, der Lötseite, wird die Deckfolie in Größe der Kontaktzonen, d.h. der Pads, ausgespart. Das Pad des oberen Folienleiters wird derart ausgestaltet, dass etwa die Hälfte der Kontaktzone durchstanzt oder mittels Laser ausgeschnitten wird. Dadurch ist der obere Folienleiter durchbrochen, so dass das Lot bei aufeinander liegen des oberen Folienleiters und des unteren Folienleiters eine Verbindung zwischen beiden Folienleitern herstellen kann. Die Kontaktstellen, sowohl des oberen wie auch des unteren Folienleiters sind mit Gold in ihrer Oberfläche bedeckt, wodurch eine besonders gutes Lötergebnis erzielt wird.

In vorteilhafter Weise werden die übereinander liegenden Kontaktzonen der Folienleiter, mit den dazwischen vorhandenen Deckfolien, übereinander geführt. Durch die Laminierung sind die Kontaktzonen stabilisiert. Durch die Ausgestaltung der Kontaktzonen und die entsprechenden Ausstanzungen in den Deckfolien, kommen die Folienleiter zueinander diese mechanisch gesichert zum Liegen.

Durch das beschriebene Lötverfahren werden dann die Kontaktzonen über das Lötmittel zusammengeführt und erhitzt, es kommt zu einer mechanischen und elektrischen Lotverbindung zwischen den Kontaktzonen der Folienleiter. Die hierbei entstehende Lötstelle ist mechanisch zugentlastet. Diese Zugentlastung ergibt sich dadurch, dass die Folienleiter in dem Gehäuse, welches mit den Folienleitern verbunden ist, mechanisch eingeklemmt und somit stabilisiert sind.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise ergibt sich eine sichere elektrische Verbindung der beiden Folienleiter. Eine Vorbelotung des unteren Folienleiters ist nicht notwendig. Es müssen keine konstruktiven Änderungen am Gehäuse vorgenommen werden. Durch die Einklemmung der Folienleiter in das Gehäuse werden diese beim Lötprozess stabilisiert und zugleich für den Lötprozess orientiert. Im Weiteren ist keine wesentliche Änderung des Folienherstellungsprozesses und des Prozesses zur Herstellung der Folienleiter notwendig. Es sind keine weiteren Niederhaltungen beim Lotprozess notwendig, da durch die Ausgestaltung der Kontaktzonen die miteinander zu verbindenden Folienleiter stabilisiert sind. Inspektionen und Dokumentationen der Lotstelle sind mit automatisch optischen Inspektionssystemen realisierbar, die Inspektion kann erfindungsgemäß zu 100 % erfolgen und ist zerstörungsfrei. Es ergibt sich eine besonders erhöhte Prozeßsicherheit, eben gerade durch die Anordnung der Pads. Eine Nacharbeit ist möglich, da die einzelnen Lötstellen per Hand zugänglich sind und von einem entsprechend geschultem Personal nachgearbeitet werden können.

In vorteilhafter Weise kann der Anschlussbereich des Folienleiters als eine Art Matrix aus metallisierten Kontaktzonen ausgebildet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann am oberen Folienleiter, im Bereich der Kontaktzone, ein Teil der verbleibenden Folie entfernt werden. Dadurch wird die mit dem Lot zu benetzende Fläche der Kontaktzone des oberen Folienleiters vergrössert und die Prozeßsicherheit noch gesteigert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, dabei zeigt:
1 einen Schnitt durch die Verbindung zweier Folienleiter;
2 einen Schnitt analog zu 1, wobei am oberen Folienleiter im Bereich der Kontaktzone ein Teil der verbliebenen Folie entfernt worden ist und
3 einen Folienleiter, wobei der Anschlussbereich des Folienleiters als eine Matrix aus Kontaktzonen ausgebildet ist.
Diese konkrete Ausgestaltungsform anhand der Figuren stellt keine Limitierung der Erfindung auf das dargestellte Ausführungsbeispiel dar, es handelt sich hierbei lediglich um ein konkretes Ausführungsbeispiel.
In 1 ist ein Zusammenfügen von zwei Folienleitern exemplarisch aufgezeigt. Hierbei ist der untere Folienleiter mit 1 und der obere Folienleiter mit 3 bezeichnet. Der Folienleiter 1 weist eine Kontaktstelle 2 auf, welches insbesondere als metallische Kontaktzone bzw. Pad ausgestaltet ist. Der obere Folienleiter 3 weist eine metallisierte Kontaktstelle 4, ebenfalls als Kontaktzone oder Pad ausgestaltet, auf. Die Kontaktstellen 2 und 4 sind in vorteilhafter Weise quadratisch ausgestaltet. Der obere Folienleiter 3 und der untere Folienleiter 1 überdecken sich flächig. Der obere Folienleiter 3 weist im Bereich der Kontaktstelle 4, flächig zu dieser, eine Durchstanzung auf. Durch diese Durchstanzung wird, wenn die Folienleiter 1, 3 übereinander ausgerichtet sind, mittels eines Lötmittels 5 die Kontaktstellen 2 und 4 miteinander verbunden.
Im Weiteren ist eine Halteanordnung 7 vorgesehen, welche beide Folienleiter 3 und 1 miteinander mechanisch während des Lötprozesses fixiert und zugleich stabilisiert; hierdurch wird vermieden, dass die ausgerichteten Folienleiter 1, 3 wieder zueinander verschoben werden können. Diese mechanische Verbindung 7 wird in vorteilhafter Weise durch das Gehäuse, in welchem beide Folienleiter 1, 3 angeordnet sind, vorgenommen. Diese mechanische Fixierung 7 ermöglicht es, dass die Folienleiter 1, 3, welche dem Lötprozess zugeführt werden, nicht nochmals gesondert gehalten oder arretiert werden müssen.
Das Lötmittel 5 wird in vorteilhafter Weise über ein mechanisches Lötverfahren, kann aber auch über ein Flusslötverfahren, den Kontaktstellen 2, 4 zugeführt werden. Durch das mechanische Lötverfahren wird sowohl das Lotmittel 5, als auch über das Lotmittel 5 die Kontaktstellen 4 und 2 erhitzt und somit erfolgt eine mechanisch-chemisch-elektrische Verbindung zwischen den Lötstellen 2 und 4 der Folienleiter 1 und 3. Die Folienleiter 1, 3 werden durch die Lötung sowohl elektrisch wie auch mechanisch miteinander verbunden und zugleich auch stabilisiert.
In 2 ist aufgezeigt, dass zur Vergrösserung der Kontaktfläche zwischen dem Lötmittel 5 und der Kontaktstelle 4 im Folienleiter 3 ein Teil der Folie unterhalb der Kontaktstelle 4 entfernt ist. Durch diese spezielle Anordnung ist eine besonders gute mechanische Fixierung des Lotes 5 an der Kontaktstelle 4 gewährleistet.
In 3 ist die Ausgestaltung der Folienleiter 1, 3 mit einer Kontaktmatrix 8 dargestellt. Die Kontaktmatrix 8 ist in vorteilhafter Weise mit quadratischen Kontaktflächen ausgestaltet. Die Kontaktflächen sind in vorteilhafter Weise in die Folienleiter 3 einlaminiert. Dies gewährleistet einen besonderen mechanischen Halt.

Claims

Verfahren zum Verbinden von wenigstens 2 Folienleitern (1, 3), wobei jeder Folienleiter (1, 3) auf der Ober- und/oder Unterseite wenigstens einen Anschlussbereich (6, 8) mit wenigstens einer metallisierten Kontaktzone (2, 4) aufweist und die Folienleiter (1, 3) im Anschlussbereich (6, 8) überlappen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überlappung der obere Folienleiter (3) im Bereich der Kontaktzone (4) eine Aussparung zur Kontaktzone (2) des unteren Folienleiters (1) aufweist, die Folienleiter (1, 3) mit den Kontaktzonen (2, 4) beide nach oben zeigend zueinander orientiert liegen, die Kontaktzonen (4) des oberen Folienleiters (3) mit der Kontaktzone (2) des unteren Folienleiters (1) durch einen gemeinsamen Lotauftrag (5) elektrisch verbunden werden, wobei die Kontaktzonen (4) des oberen Folienleiters (3) in die Folie einlaminiert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (8) des Folienleiters (1 ,3) als eine Matrix aus Kontaktzonen (4) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Folienleiter (3) im Bereich der Kontaktzone (4) zumindest ein Teil der verbliebenen Folie entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Folienleiter (1, 3) zueinander durch mindestens eine in den Folienleiter einlaminierte Kontaktstelle (2, 4) stabilisiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Folienleiter (3) über dem unteren Folienleiter (1) über eine Halteanordnung (7) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteanordnung (7) ein Gehäuse ist, in welches die Folienleiter (1, 3) eingefügt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (2, 4) vorbelotet oder mit einer Goldoberfläche beschichtet sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (2, 4) rechteckig ausgestaltet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötprozess mittels eines Kolbenlotprozesses mit Drahtzuführung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Lötprozess durch die Kapillarwirkung das Lot (5) zwischen die Kontaktstellen (2, 4) gezogen wird uns sich ein Lotkegel bildet