DE102009059304A1 - Elektronische/optische Komponenten mit einem daran befestigten Kabel und Verfahen zur Befestigung des Kabels - Google Patents

Elektronische/optische Komponenten mit einem daran befestigten Kabel und Verfahen zur Befestigung des Kabels Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische/optische Komponente (01), beispielsweise einen Sensor (01), mit einem daran befestigten Kabel (02). Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befestigung eines Kabels (02) an einer elektronischen/optischen Komponente (01). Erfindungsgemäß weist die elektronische/optische Komponente (01) eine nanostrukturierte Oberfläche (07) auf, auf welcher zumindest in einem Teilbereich (09) eine Vielzahl an keilförmigen Nanoobjekten (08) vorhanden ist. Die Nanoobjekte (08) erstrecken sich ausgehend von der Oberfläche, beispielsweise von der Oberfläche eines Siliziumchips. Ein elektrischer oder ggf. auch optischer Leiter (03) ist mit einem Abschnitt seiner Isolation (04) auf einem ersten Abschnitt (09) der nanostrukturierten Oberfläche (07) angeordnet. Erfindungsgemäß sind mehrere der Nanoobjekte (08) in dem ersten Abschnitt (09) der nanostrukturierten Oberfläche (07) in ein Material der Isolation (04) eingedrungen, wodurch der Leiter (03) über seine Isolation (04) an der Komponente (01) befestigt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Komponente, beispielsweise einen Sensor, mit einem daran befestigten Kabel. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befestigung eines Kabels an einer elektronischen Komponente. Als elektronische Komponente ist hier ein Bauelement zu verstehen, welches über ein Kabel mit Energie versorgt wird und/oder Informationssignale erhält bzw. liefert, wobei sowohl elektrische als auch optische Signale betroffen sein können.
  • Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der WO 2007/017458 A1 , der WO 2009/071645 A2 , der US 2004/0250950 A1 und der US 2004/0063100 A1 ist es bekannt, nanostrukturierte Oberflächen, insbesondere nanostrukturierte Siliziumoberflächen zu schaffen, die miteinander mechanisch verbunden werden können.
  • Aus der WO 2006/048846 A2 , der WO 02/099845 A2 und der EP 1 583 146 A2 ist es bekannt, elektrisch leitfähige Nanoobjekte auf nanostrukturierten Oberflächen zur elektrischen Verbindung zweier Komponenten zu verwenden. Weitere Druckschriften aus dem Stand der Technik, wie die DE 10 2006 059 074 A1 , die DE 10 2004 062 885 B4 , die DE 10 2006 031 322 A1 und die US 6,297,063 B1 zeigen, dass Nanoobjekte sowohl die mechanische als auch die elektrische Verbindung oder jeweils nur die mechanische oder die elektrische Verbindung beim Zusammenfügen zweier Bauteile gewährleisten können. Auch die WO 01/43234 A1 und die WO 2009/008842 A1 zeigen Lösungen, bei welchen nanostrukturierte Oberflächen zur Schaffung elektrischer Verbindungen genutzt werden. Allen genannten Lösungen ist gemein, dass Nanoobjekte auf einer ersten Oberfläche mit Nanoobjekten auf einer zweiten Oberfläche verbunden werden.
  • Aus der WO 2009/090349 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen mechanischen Verbindungsmittels bekannt, bei welchem eine Vielzahl von Metalldrähten durch eine elektrochemische Auftragung auf eine erste Komponente geschaffen wird, um anschließend gegen eine Oberfläche einer zweiten Komponente gepresst zu werden.
  • Die DE 10 2005 016 930 A1 zeigt ein Verfahren zum elektrischen und mechanischen Verbinden von Chipanschlussflächen, die an ihren Oberflächen fadenartige Ösen bzw. fadenartige Haken aufweisen.
  • Die WO 2008/103464 A1 zeigt die Verwendung nanostrukturierter Oberflächen in medizinischen Anwendungen, insbesondere bei medizinischen Geräten, welche in den menschlichen Körper eingeführt werden.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl an Lösungen zur Befestigung eines Kabels an einer elektronischen Komponente bekannt. Dabei handelt es sich um Lösungen zur Schaffung der elektrischen Verbindung und der mechanischen Verbindung des Kabels an der elektronischen Komponente, beispielsweise durch Klemmen, Löten, Bonden, Kleben und Schweißen. Die bekannten Lösungen sind nur mit einem hohen Aufwand oder unter Einschränkungen für miniaturisierte Kabel, insbesondere Kabel mit einem Durchmesser von weniger als 300 μm anwendbar.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die Befestigung eines Kabels, insbesondere eines miniaturisierten Kabels an einer elektronischen Komponente zu erleichtern und eine sichere Befestigung zu gewährleisten.
  • Die genannte Aufgabe wird durch eine elektronische Komponente mit einem daran befestigtem Kabel gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Befestigung eines Kabels an einer elektronischen Komponente gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 8 gelöst.
  • An der erfindungsgemäßen elektronischen Komponente ist ein elektrisches Kabel befestigt. Bei der elektronischen Komponente kann es sich beispielsweise um eine elektronische Baugruppe oder um ein elektronisches Bauelement, wie einen Sensor handeln. Das Kabel dient der Schaffung einer elektrischen Verbindung zwischen der elektronischen Komponente und einer weiteren elektrischen oder elektronischen Komponente, beispielsweise einer Steuerelektronik oder einer Stromversorgung. Die elektronische Komponente kann lose ausgeführt sein, sodass das Kabel den einzigen mechanischen Halt der elektronischen Komponente bildet.
  • Die Erfindung ist insbesondere für miniaturisierte Kabel und miniaturisierte elektronische Komponenten geeignet, deren Durchmesser bzw. Breite weniger als 2 mm oder sogar weniger als 0,5 mm beträgt. Das Kabel umfasst mindestens einen durch eine Isolation umhüllten elektrischen Leiter. Bei dem elektrischen Leiter kann es sich beispielsweise um einen metallischen Draht oder um eine metallische Litze handeln. Bei dem Leiter kann es sich aber auch beispielsweise um einen optischen Leiter, beispielsweise eine Glasfaserleitung handeln.
  • Erfindungsgemäß weist die elektronische Komponente eine nanostrukturierte Oberfläche auf, auf welcher zumindest in einem Teilbereich eine Vielzahl an keilförmigen Nanoobjekten vorhanden ist. Die Nanoobjekte erstrecken sich ausgehend von der Oberfläche, beispielsweise von der Oberfläche eines Siliziumchips. Der elektrische oder ggf. auch optische Leiter ist mit einem Abschnitt seiner Isolation auf einem ersten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche angeordnet. Bei dem Abschnitt der Isolation kann es sich beispielsweise um denjenigen Teil der Isolation handeln, der durch ein Abmanteln des Kabels freigelegt wurde. Dieser Abschnitt der freigelegten Isolation ist bevorzugt nur dort vorhanden, wo er auf dem ersten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind mehrere der Nanoobjekte in dem ersten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche in ein Material der Isolation eingedrungen, wodurch der Leiter über seine Isolation an der elektronischen Komponente mechanisch befestigt ist. Bei dem Material der Isolation kann es sich beispielsweise um einen Kunststoff wie Polyvinylchlorid, Polyethylen oder Teflon handeln. Jedenfalls stecken mehrere der Nanoobjekte in dem Material der Isolation, wodurch eine mechanische Verbindung zwischen der nanostrukturierten Oberfläche und der Isolation und infolge dessen mit dem Leiter und auch mit dem Kabel geschaffen ist. Je mehr Nanoobjekte in das Material der Isolation eingedrungen sind, desto belastbarer ist die mechanische Verbindung zwischen dem Leiter und der nanostrukturierten Oberfläche, sodass bevorzugt eine Vielzahl der Nanoobjekte in das Material der Isolation eingedrungen ist.
  • Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen elektronischen Komponente mit dem daran befestigten Kabel besteht darin, dass die Befestigung des Kabels sehr klein ausgeführt werden kann.
  • Hierdurch können miniaturisierte Kabel beispielsweise mit Leitern mit einem Durchmesser von einigen 10 μm an der elektronischen Komponente befestigt sein, wobei kein Zwischenraum zwischen den einzelnen Leitern für ein Befestigungselement freizuhalten ist. Hierdurch kann die elektronische Komponente ebenfalls miniaturisiert, beispielsweise mit einer Ausdehnung von wenigen 100 μm ausgeführt sein. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen elektronischen Komponente mit dem daran befestigten Kabel besteht darin, dass für die Befestigung des Kabels keine zusätzlichen Befestigungselemente, wie beispielsweise Stecker erforderlich sind.
  • Die elektrische Verbindung zwischen dem einen bzw. den mehreren Leitern des Kabels und der elektronischen Komponente kann auf unterschiedliche Weise realisiert sein. Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Komponente ist ein unisoliertes Ende des Leiters auf einem zweiten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche angeordnet. Die Nanoobjekte in dem zweiten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche sind zumindest teilweise elektrisch leitend ausgeführt, beispielsweise durch eine metallische Beschichtung. Mehrere der Nanoobjekte in dem zweiten Abschnitt sind elektrisch kontaktierend am unisolierten Ende des Leiters angeordnet. Die mechanische Verbindung zwischen dem unisolierten Ende des Leiters und dem zweiten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche kann beispielsweise durch Adhäsionskräfte zwischen dem unisolierten Ende des Leiters und den Nanoobjekten in dem zweiten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche ausgebildet sein. Auch kann die mechanische Verbindung dadurch gewährleistet sein, dass das unisolierte Ende des Leiters durch die benachbarte Isolation des Leiters gegen die nanostrukturierte Oberfläche gepresst ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Komponente sind zumindest einige der Nanoobjekte in dem ersten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche elektrisch leitend ausgeführt. Mehrere der elektrisch leitenden Nanoobjekte ragen durch das Material der Isolation hindurch, sodass sie elektrisch kontaktierend am Leiter angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist kein unisoliertes Ende des Leiters erforderlich.
  • Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist ein unisoliertes Ende des Leiters mit einer elektrischen Kontaktfläche der elektronischen Komponente durch eine stoffschlüssige oder durch eine kraftschlüssige Verbindung elektrisch verbunden. Beispielsweise kann das unisolierte Ende der Leiters auf die elektrische Kontaktfläche aufgelötet, aufgeschweißt, gebondet oder aufgeklebt sein.
  • Wenn in einer abgewandelten Ausführungsform das befestigte Kabel einen optischen Leiter umfasst, wird eine optische Verbindung zur elektro-optischen Komponente hergestellt, beispielsweise indem eine Glasfaser an eine Linse, eine optische Weiche oder dergleichen angekoppelt wird.
  • Bevorzugt sind der erste Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche und der darauf angeordnete Abschnitt der Isolation des Leiters durch eine darauf haftende Schicht beschichtet. Bei der Schicht kann es sich beispielsweise um eine Vergussmasse oder um einen Underfill handeln.
  • Die nanostrukturierte Oberfläche besteht bevorzugt aus Silizium. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, nanostrukturierte Siliziumoberflächen zu schaffen.
  • Besonders bevorzugt ist die nanostrukturierte Oberfläche durch so genanntes Schwarzes Silizium (black silicon) gebildet.
  • Die Nanoobjekte sind bevorzugt statistisch gleich verteilt. Die Nanoobjekte erstrecken sich ausgehend von der Oberfläche bevorzugt gerichtet, besonders bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche und sind im Wesentlichen gleichmäßig geformt. Die Nanoobjekte weisen auf ihren Seitenflächen bevorzugt eine rippenartige Kontur auf, wodurch eine belastbare mechanische Verbindung mit der Isolation des Leiters ausgebildet wird. Die Nanoobjekte weisen bevorzugt eine Länge l von weniger als 100 μm, besonders bevorzugt zwischen 1 μm und 30 μm auf. Ein Durchmesser d der Nanoobjekte beträgt bevorzugt weniger als 5 μm, besonders bevorzugt zwischen 100 nm und 1000 nm. Die Nanoobjekte sind bevorzugt in einem Abstand a ihrer Objektachsen voneinander angeordnet, welcher größer oder gleich deren Durchmesser ist. Die Nanoobjekte besitzen bevorzugt einen Keilwinkel α von weniger als 20°, besonders bevorzugt weniger als 10°.
  • Die nanostrukturierte Oberfläche ist bevorzugt teilweise oder vollständig metallisiert ausgeführt. Die metallisierte Oberfläche kann beispielsweise der Schaffung der elektrischen Verbindung zwischen dem Leiter und der Oberfläche dienen.
  • Die elektronische Komponente ist bevorzugt durch ein einzelnes loses elektronisches und oder optisches Bauteil, wie einen elektronischen Sensor gebildet. Dabei ist der Sensor bevorzugt auf einem Siliziumchip ausgebildet, der gleichzeitig die nanostrukturierte Oberfläche aufweist.
  • Die Miniaturisierbarkeit der erfindungsgemäßen elektronischen Komponente eröffnet besondere Anwendungsfelder, beispielsweise in der Medizin oder Tiermedizin. Die als Sensor ausgeführte elektronische Komponente und das daran befestigte Kabel sind besonders bevorzugt als Katheter zur Untersuchung von Hohlorganen von Tieren oder Menschen ausgebildet oder auch zur Inspektion von Hohlräumen in miniaturisierten technischen Anlagen.
  • Bei einer bevorzugten miniaturisierten Ausbildung der erfindungsgemäßen elektronischen Komponente weist das miniaturisierte Kabel einen Durchmesser von weniger als 1 mm, besonders bevorzugt von weniger als 500 μm auf. Die Leiter weisen bevorzugt jeweils einen Durchmesser zwischen 10 μm und 50 μm auf. Dis Isolation hat bevorzugt eine Dicke zwischen 5 μm und 60 μm.
  • Das miniaturisierte Kabel umfasst bevorzugt zwei oder mehr der elektrischen Leiter, die gemeinsam von einem Mantel umschlossen sind. Dabei weisen die mehreren elektrischen Leiter jeweils eine umhüllende Isolation auf, wobei die isolierten Leiter gemeinsam innerhalb des Mantels angeordnet sind.
  • Die mehreren elektrischen Leiter des miniaturisierten Kabels sind bevorzugt nebeneinander auf der elektronischen Komponente angeordnet, wobei die Mittellinien der elektrischen Leiter einen Abstand von weniger als 300 μm zueinander aufweisen.
  • Die einzelnen Leiter des miniaturisierten Kabels sind bevorzugt jeweils durch einen einzelnen metallischen Draht gebildet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Befestigung eines Kabels an einer elektronischen Komponente. Das Kabel umfasst mindestens einen durch eine Isolation umhüllten elektrischen oder optischen Leiter. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zunächst einen Schritt, bei welchem eine nanostrukturierte Oberfläche auf der elektronischen Komponente bereitgestellt wird. Zumindest in einem Teilbereich der nanostrukturierten Oberfläche ist eine Vielzahl an keilförmigen Nanoobjekten vorhanden, die sich ausgehend von der Oberfläche erstrecken. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Leiter mit einem Abschnitt seiner Isolation auf einem ersten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche angeordnet. Weiterhin ist der Abschnitt der Isolation des Leiters auf den ersten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche zu pressen, bis mehrere der Nanoobjekte in ein Material der Isolation eingedrungen sind.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass das Kabel, insbesondere ein miniaturisiertes Kabel aufwandsarm, schnell und mit höchster Genauigkeit an der elektronischen Komponente befestigt werden kann.
  • Der auf der nanostrukturierten Oberfläche angeordnete Abschnitt der Isolation ist bevorzugt vor dem Pressen zu erwärmen, besonders bevorzugt auf mindestens 80°C, sodass die Nanoobjekte leichter in das Material der Isolation eindringen können. Ebenso kann zu diesem Zweck – alternativ oder ergänzend – das Substrat, auf welchem die nanostrukturierte Oberfläche ausgebildet ist, auf diese Temperatur erwärmt werden, ohne dass die Komponente dadurch Schaden nimmt.
  • Die elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und der elektronischen Komponente kann auf unterschiedliche Weise geschaffen werden. Die erfindungsgemäße Befestigung des Leiters an der elektronischen Komponente erlaubt es, die elektrische Verbindung nahe oder am gleichen Ort wie die mechanische Verbindung zu schaffen.
  • Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Abschnitt der Isolation so intensiv auf den ersten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche gepresst, bis mehrere der Nanoobjekte das Material der Isolation durchdrungen haben und elektrisch kontaktierend am Leiter angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind zumindest mehrere der Nanoobjekte elektrisch leitend auszuführen, beispielsweise dadurch, dass die Nanoobjekte partiell oder vollständig metallisiert werden. Für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die Leiter nicht abisoliert werden. Für eine sichere elektrische Kontaktierung ist es zweckmäßig, wenn die metallisierten Nanoobjekte in den elektrischen Leiter teilweise eindringen, was durch Auswahl eines stark duktilen Materials für den Leiter unterstützt wird.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und der elektronischen Komponente nahe dem Abschnitt der Isolation geschaffen. Hierfür ist zunächst der Leiter mit einem unisolierten Ende bereitzustellen, beispielsweise dadurch, dass das Ende des Leiters abisoliert wird. In einem weiteren Schritt ist das unisolierte Ende des Leiters auf einem zweiten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche anzuordnen. Zumindest mehrere der Nanoobjekte in dem zweiten Abschnitt sind elektrisch leitend auszuführen. Weiterhin ist das unisolierte Ende des Leiters auf den zweiten Abschnitt zu pressen, bis mehrere der Nanoobjekte elektrisch kontaktierend am unisolierten Ende des Leiters angeordnet sind.
  • Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein unisoliertes Ende des Leiters mit einer elektrischen Kontaktfläche der elektronischen Komponente durch eine stoffschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung elektrisch verbunden. Hierfür ist zunächst wiederum der Leiter mit dem unisolierten Ende bereitzustellen. Weiterhin ist das unisolierte Ende des Leiters auf der elektrischen Kontaktfläche anzuordnen. Dabei ist das unisolierte Ende des Leiters in direktem Kontakt oder zumindest in die Nähe von weniger als 50 μm zu der elektrischen Kontaktfläche zu bringen. Weiterhin ist die stoffschlüssige bzw. die kraftschlüssige Verbindung zu schaffen. Beispielsweise kann ein zusätzliches Metall auf die elektrische Kontaktfläche und auf das unisolierte Ende des Leiters durch chemische oder galvanische Verdickung der Metallflächen, durch Belotung oder durch Aufbringen von Metallen durch Dünnschichtverfahren unter Nutzung von Maskierungsprozessen aufgebracht werden. Alternativ kann die Verbindung dadurch geschaffen werden, dass eine Kontaktierung durch Herstellung eines Stoffschlusses bereits vorhandener Metalle der elektrischen Kontaktfläche und des unisolierten Endes des Leiters durch Umformung mittels Energieeintrag, beispielsweise mit einem Laser, einem Schweißverfahren oder einer Funkentladung erfolgt. Die elektrische Kontaktfläche kann eben oder mit einer Nanostruktur ausgeführt sein, wobei es sich um dieselbe Nanostruktur wie im ersten Abschnitt handeln kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt für Kabel mit mehreren elektrischen Leitern auszuführen, wobei die oben beschriebenen Schritte für sämtliche der Leiter auszuführen sind. Die mehreren Leiter werden bevorzugt nebeneinander auf dem ersten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche angeordnet.
  • Das Bereitstellen der nanostrukturierten Oberfläche erfolgt bevorzugt dadurch, dass ein Siliziumchip als Trägerelement der elektronischen Komponente verwendet wird, welcher durch ein Reaktives Ionenätzen (RIE), durch ein Deep Reactive Ion Etching (DRIE) und/oder durch ein lithographisches Verfahren behandelt wird, um Schwarzes Silizium auszubilden.
  • Nach dem Pressen des Abschnittes der Isolation des Leiters auf den ersten Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche werden bevorzugt der erste Abschnitt der nanostrukturierten Oberfläche und der Abschnitt der Isolation des Leiters beschichtet, um den Ort der Befestigung zu versiegeln. Gleichzeitig kann das Beschichten der Isolation, des unisolierten Endes des Leiters und der elektrischen Kontaktfläche bzw. der nanostrukturierten Oberfläche auch zur Sicherung der mechanischen Befestigung dienen.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren sind bevorzugt derartige elektronische Komponenten und Kabel zu verwenden, wie sie als erfindungsgemäße elektronische Komponente mit dem daran befestigten Kabel beschrieben sind.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
  • 1: eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Komponente mit einem daran befestigten Kabel;
  • 2: eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Komponente mit einem daran befestigten Kabel in zwei Ansichten;
  • 3: einen Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Befestigung des Kabels an der in 2 gezeigten elektronischen Komponente in zwei Ansichten;
  • 4: eine nanostrukturierte Oberfläche der in 1 gezeigten elektronischen Komponente;
  • 5: eine abgewandelte nanostrukturierte Oberfläche der in 1 gezeigten elektronischen Komponente;
  • 6: einen als Katheter ausgebildeten erfindungsgemäßen Sensor mit einem daran befestigten Kabel; und
  • 7: eine Detailansicht des in 6 gezeigten Katheters.
  • 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Komponente 01 mit einem daran befestigten elektrischen Kabel 02. Die elektronische Komponente 01 ist schematisch durch einen Quader dargestellt, welcher einen Siliziumchip repräsentiert. Auf dem Siliziumchip kann beispielsweise ein elektronischer Sensor realisiert sein. Das elektrische Kabel 02 umfasst einen elektrischen Leiter 03, welcher durch eine metallischen Draht gebildet ist und von einer Isolation 04 aus einem Kunststoff umhüllt ist. Ein Ende 06 des Leiters 03 ist abisoliert. Die elektronische Komponente 01 weist eine nanostrukturierte Oberfläche 07 aus einer Vielzahl an keilförmigen Nanoobjekten 08 auf. Auf einem ersten Abschnitt 09 der nanostrukturierten Oberfläche 07 ist ein Abschnitt der Isolation 04 angeordnet. Die Isolation 04 ist mit ihrem Material in die Nanoobjekte 08 im ersten Abschnitt 09 der nanostrukturierten Oberfläche 07 eingepresst. In einem zweiten Abschnitt 11 der nanostrukturierten Oberfläche 07 weisen die Nanoobjekte 08 einen metallischen Überzug auf, sodass sie elektrisch leitfähig sind. Auf dem zweiten Abschnitt 11 der nanostrukturierten Oberfläche 07 ist das abisolierte Ende 06 des Leiters 03 angeordnet, wobei die Nanoobjekte 08 im zweiten Abschnitt 11 der nanostrukturierten Oberfläche 07 das abisolierte Ende 06 des Leiters 03 kontaktieren, sodass eine elektrische Verbindung zwischen dem Leiter 03 und der nanostrukturierten Oberfläche 07 geschaffen ist.
  • 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Komponente 01 mit dem daran befestigten Kabel 02 in zwei Ansichten. Abbildung a) der 2 zeigt eine Ansicht von vorn. Abbildung b) der 2 zeigt eine seitliche Ansicht. Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die in 2 gezeigte Ausführungsform drei der Leiter 03, die jeweils durch die Isolation 04 umhüllt sind. Die drei umhüllten Leiter 03 sind gemeinsam von einem Mantel (nicht gezeigt) umhüllt, wobei auf den Mantel ggf. auch verzichtet werden kann, wodurch kein Abmanteln erforderlich ist. Die drei Leiter 03 sind jeweils mit einem Abschnitt ihrer Isolation 04 auf dem ersten Abschnitt 09 der nanostrukturierten Oberfläche 07 angeordnet. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Enden 06 der Leiter 03 durch eine Kontaktverstärkung 12 mit der nanostrukturierten Oberfläche 07 elektrisch und mechanisch verbunden. Bei der Kontaktverstärkung 12 handelt es sich beispielsweise um ein Lot. Die nanostrukturierte Oberfläche 07 ist im Bereich der abisolierten Enden 06 der Leiter 03 jeweils als eine Kontaktfläche 13 ausgebildet.
  • 3 zeigt einen Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Befestigung des Kabels 02 an der in 2 gezeigten elektronischen Komponente 01 in zwei Ansichten. Abbildung a) der 3 zeigt eine Ansicht von vorn. Abbildung b) der 3 zeigt eine seitliche Ansicht. Zur Befestigung des Kabels 02, insbesondere der drei isolierten Leiter 03 an der elektronischen Komponente 01 werden diese zunächst mit einer hohen Genauigkeit von etwa 10 μm bis 20 μm gegenüber der elektronischen Komponente 01 positioniert. Über ein Anpresswerkzeug 14 wird ein mechanischer Druck und ggf. Wärme mit einer erhöhten Temperatur von ca. 80°C bis 200°C auf die Isolation 04 der drei Leiter 03 sowie auf die unisolierten Enden 06 der drei Leiter 03 in Richtung der elektronischen Komponente 01 übertragen, wobei die Temperatur in Abhängigkeit vom Erweichungspunkt des Materials der Isolation 04 zu wählen ist. Dabei wird das Material der Isolation 04 der drei Leiter 03 in die nanostrukturierte Oberfläche 07 gepresst, wodurch die Nanoobjekte 08 (gezeigt in 1) in das Material der Isolation 04 der drei Leiter 03 eindringen und eine Befestigung der drei Leiter 03 mit ihrer Isolation 04 an der elektronischen Komponente 01 ausbilden. Das Erwärmen der Isolation 04 der drei Leiter 03 führt dazu, dass das Eindringen der Nanoobjekte 08 in das Material der Isolation 04 erleichtert ist, wobei die Wärme alternativ oder ergänzend auch auf die nanostrukturierte Oberfläche 07 übertragen werden kann. Gleichzeitig werden die unisolierten Enden 06 der drei Leiter 03 durch das Anpresswerkzeug 14 gegen die nanostrukturierte Oberfläche 07, insbesondere gegen die Kontaktflächen 13 gepresst. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens (nicht gezeigt) werden die unisolierten Enden 06 der drei Leiter 03 stoffschlüssig mit den Kontaktflächen 13 verbunden, wobei eine elektrische und eine mechanische Verbindung ausgebildet wird.
  • 4 zeigt die in den 1 bis 3 gezeigte nanostrukturierte Oberfläche 07 in einer Detailansicht. Bei der nanostrukturierten Oberfläche handelt es sich um Schwarzes Silizium, welches durch RIE bzw. durch DRIE ausgebildet wurde. Die Nanoobjekte 08 weisen eine spitze Keilform auf.
  • 5 zeigt eine Abwandlung der in 4 gezeigten nanostrukturierten Oberfläche. Bei dieser Abwandlung wurde das Schwarze Silizium der nanostrukturierten Oberfläche 07 weiterhin einer Argon-Plasmaätzung unterzogen, wodurch die Nanoobjekte 08 stumpfere Keilwinkel aufweisen.
  • 6 zeigt einen Katheter zur medizinischen Untersuchung von Hohlorganen eines Menschen. Der Katheter stellt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Komponente 01 mit dem daran befestigten Kabel 02 dar. Die elektronische Komponente ist durch einen Sensor 01 gebildet. Der Sensor 01 und das Kabel 02 sind miniaturisiert ausgeführt, wobei die Breite des Sensors 01 und der Durchmesser des Kabels 02 jeweils etwa 300 μm betragen.
  • 7 zeigt den in 6 gezeigten Katheter in einer Detailansicht. Der Sensor 01 ist als Siliziumchip ausgebildet und weist ein Sensorelement 16 auf, bei welchem es sich beispielsweise um ein Sensorelement zur Messung von Temperatur, Druck, Kraft oder chemischen Eigenschaften handelt. Das Kabel 02 umfasst zwei der Leiter 03, wie sie in den 1 bis 3 gezeigt sind. Die beiden Leiter 03 sind jeweils mit ihrer Isolation 04 auf der nanostrukturierten Oberfläche 07 des Sensors 01 angeordnet; so wie es im Detail in 2 gezeigt ist. Die unisolierten Enden 06 der beiden Leiter 03 sind elektrisch mit den Kontaktflächen 13 verbunden. Innerhalb des vollständig ausgebildeten Kabels 02 sind die beiden Leiter 03 mit der Isolation 04 von einem Kabelmantel 17 umhüllt.
  • Bezugszeichenliste
    • 01
    elektronische Komponente, Sensor
    02
    elektrisches Kabel
    03
    elektrischer Leiter
    04
    Isolation
    05
    06
    Ende des Leiters
    07
    nanostrukturierte Oberfläche
    08
    keilförmige Nanoobjekte
    09
    erster Abschnitt der nanostrukturierte Oberfläche
    10
    11
    zweiter Abschnitt der nanostrukturierte Oberfläche
    12
    Kontaktverstärkung
    13
    Kontaktfläche
    14
    Anpresswerkzeug
    15
    16
    Sensorelement
    17
    Kabelmantel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (10)

  1. Elektronische/optische Komponente (01) mit einem daran befestigten Kabel (02), welches mindestens einen durch eine duktile Isolation (04) umhüllten elektrischen oder optischen Leiter (03) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Komponente (01) eine nanostrukturierte Oberfläche (07) aufweist, auf welcher zumindest in einem Teilbereich (09) eine Vielzahl an keilförmigen Nanoobjekten (08) vorhanden ist, die sich ausgehend von der Oberfläche erstrecken, wobei der Leiter (03) mit einem Abschnitt seiner Isolation (04) auf einem ersten Abschnitt (09) der nanostrukturierten Oberfläche (07) angeordnet ist und mehrere der Nanoobjekte (08) in die Isolation (04) eingedrungen sind, um eine Befestigung des Leiters (03) an der elektronischen Komponente (01) auszubilden.
  2. Komponente (01) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein unisoliertes Ende (06) des Leiters (03) auf einem zweiten Abschnitt (11) der nanostrukturierten Oberfläche (07) angeordnet ist, wobei die Nanoobjekte (08) in dem zweiten Abschnitt (11) elektrisch leitend ausgeführt sind und wobei mehrere der Nanoobjekte (08) in dem zweiten Abschnitt (11) elektrisch kontaktierend am unisolierten Ende (06) des Leiters (03) angeordnet sind.
  3. Komponente (01) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Nanoobjekte (08) elektrisch leitend ausgeführt sind, wobei mehrere der Nanoobjekte (08) durch die Isolation (04) hindurchragen und elektrisch kontaktierend am elektrischen Leiter (03) angeordnet sind.
  4. Komponente (01) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein unisoliertes Ende (06) des Leiters (03) mit einer elektrischen Kontaktfläche (13) der elektronischen Komponente (01) durch eine stoffschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung (12) elektrisch verbunden ist.
  5. Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch einen elektronischen Sensor (01) gebildet ist.
  6. Komponente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (01) auf einem Siliziumchip ausgebildet ist, der gleichzeitig die nanostrukturierte Oberfläche (07) aufweist.
  7. Komponente nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (01) und das Kabel (02) als Katheter zur Untersuchung von Hohlorganen von Tieren oder Menschen ausgebildet sind.
  8. Verfahren zur Befestigung eines Kabels (02) an einer elektronischen/optischen Komponente (01), wobei das Kabel (02) mindestens einen durch eine duktile Isolation (04) umhüllten elektrischen oder optischen Leiter (03) umfasst; folgende Schritte umfassend: – Bereitstellen einer nanostrukturierten Oberfläche (07) auf der Komponente (01), wobei zumindest in einem Teilbereich (09) der nanostrukturierten Oberfläche (07) eine Vielzahl an keilförmigen Nanoobjekten (08) vorhanden ist, die sich ausgehend von der Oberfläche erstrecken; – Anordnen des Leiters (03) mit einem Abschnitt seiner Isolation (04) auf einem ersten Abschnitt (09) der nanostrukturierte Oberfläche (07); und – Pressen des Abschnittes der Isolation (04) des Leiters (03) auf den ersten Abschnitt (09) der nanostrukturierten Oberfläche (07), bis mehrere der Nanoobjekte (08) in das duktile Material der Isolation (04) eingedrungen sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt der Isolation (04) und/oder die Nanoobjekte (08) vor dem Pressen erwärmt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der nanostrukturierten Oberfläche (07) dadurch erfolgt, dass ein Siliziumchip als Trägerelement der Komponente (01) verwendet wird, der durch RIE, DRIE oder ein lithografisches Verfahren behandelt wird.
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