DE102011004501A1

DE102011004501A1 - Verfahren zur Herstellung eines Moduls mit einem elektronischen Bauelement

Info

Publication number: DE102011004501A1
Application number: DE102011004501A
Authority: DE
Inventors: Tobias Wiethaler; Philipp Mohr; Florian Rapp
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2012-08-23

Abstract

Zur Herstellung eines Moduls (1), das wenigstens ein elektronisches Bauelement (2) aufweist, das mit Kontakten versehen ist, die mit Anschlusskontakten verbunden werden, wird das elektronische Bauelement (2) zusammen mit wenigstens einer Schmelzklebefolie (5) zwischen je einer Abdeckung (3, 4) auf beiden Seiten eingebracht und durch Laminieren unter Hitze und Druck ein Verbund gebildet. Die Anschlusskontakte werden durch Drucken wenigstens einer leitfähigen Leiterbahn (9, 10) auf wenigstens eine der beiden Abdeckungen (3, 4) und/oder die wenigstens eine Schmelzklebefolie (5, 6) aufgebracht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls mit wenigstens einem elektronischen Bauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Modul wird beispielsweise durch ein Solarmodul gebildet, das mehrere Solarzellen als elektronische Bauelemente aufweist. Zur Kontaktierung werden die Solarzellen mit elektrischen Kontakten versehen, üblicherweise mit sogenannten „Busbars”, also einer streifenförmig aufgetragenen elektrisch leitfähigen Paste, auf die anschließend metallische Leiterbahnen gelötet werden.
Die Solarzellen sind auf einem Träger, beispielsweise einer Glasplatte angeordnet, welcher die Abdeckung an der einen, nämlich der dem einfallenden Sonnenlicht zugewandten Seite der Solarzellen bildet. Mit der Schmelzklebefolie werden die beiden Abdeckungen mit den dazwischen eingeschlossenen Solarzellen verbunden.
Bei der Herstellung eines solchen Moduls ist die Kontaktierung der elektronischen Bauteile vor allem bei geringen Stückzahlen mit einem erheblichen Aufwand verbunden, da die Kontaktierung manuell mittels Löten zu erfolgen hat. Dies bringt eine lange Zykluszeit mit sich, was hohe Herstellungskosten zur Folge hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Kontaktierungsaufwand für die elektronischen Bauelemente eines solches Moduls wesentlich zu verringern.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren erreicht. In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben.
Erfindungsgemäß werden die z. B. als Kontaktfahnen ausgebildeten Kontakte, mit denen die elektronischen Bauelemente versehen sind, mit Anschlusskontakten elektrisch verbunden, die durch Drucken einer elektrisch leitfähigen Leiterbahn auf wenigstens eine der beiden Abdeckungen und/oder die wenigstens eine Schmelzklebefolie aufgebracht werden.
Durch das Bedrucken der wenigstens einen Abdeckung und/oder der wenigstens einen Schmelzklebefolie mit den Leiterbahnen wird der Kontaktierungsaufwand wesentlich reduziert.
Das Modul ist also als Mehrlagenaufbau ausgebildet, welcher aus den beiden Abdeckungen, der wenigstens einen Schmelzklebefolie und dem wenigstens einen elektronischen Bauelement zwischen den beiden Abdeckungen besteht.
Um das Modul herzustellen, kann nur eine Schmelzklebefolie verwendet werden. Vorzugsweise wird jedoch auf beiden Seiten des elektronischen Bauelements je eine Schmelzklebefolie angebracht, also je eine Schmelzklebefolie zwischen dem elektronischen Bauelement und den beiden Abdeckungen. Dabei kann nur eine der beiden Schmelzklebefolien durch Drucken mit der wenigstens einen Leiterbahn versehen sein.
Das elektronische Bauelement kann beispielsweise ein Leuchtmittel, z. B. eine LED, auch eine OLED, also eine organische Leuchtdiode sein oder beispielsweise ein Sensor, zum Beispiel ein Temperatur-, Druck-, Helligkeits- oder dergleichen Sensor.
Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls geeignet, also eines Moduls, das mehrere Solarzellen aufweist, die miteinander verschaltet sind.
Die Anschlusskontakte, die erfindungsgemäß auf die wenigstens eine Schmelzklebefolie und/oder die wenigstens eine Abdeckung aufgedruckt werden, stellen die Leiterbahnen zur Verschaltung des Solarmoduls dar vorzugsweise auch weitere Leiterbahnen, beispielsweise die Ausgangsleiterbahnen zur Stromabführung des Moduls.
Die Solarzellen können durch Wafer gebildet oder als Dünnschichtsolarzellen ausgebildet sein. Durch die auf die Schmelzklebefolie und/oder die wenigstens eine Abdeckung aufgedruckten Leiterbahnen können die Solarzellen serien- oder parallelverschaltet sein.
Das Modul kann auch mehrere unterschiedliche elektronische Bauelemente aufweisen, also beispielsweise einen Sensor, eine LED und/oder eine Solarzelle.
Die oder beide Abdeckungen des Moduls können durch eine Glasscheibe gebildet sein oder aus Kunststoff, ggf. auch faserverstärktem Kunststoff bestehen und z. B. die Form einer Platte aufweisen oder eine Folie sein.
Die wenigstens eine Schmelzklebefolie kann aus Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) oder thermoplastischem Polyurethan (TPU) bestehen. Ferner kann die Schmelzklebefolie ein Ionomer sein, also ein thermoplastisches Copolymerisat aus wenigstens einem unpolaren und wenigstens einem polaren Monomeren, beispielsweise mit einer Sulfonsäuregruppe. Ionomerfolien sind besonders gut bedruckbar. Darüber hinaus weisen sie eine ausgezeichnete Adhäsion an den beiden Abdeckungen auf. Zudem kann das Modul aufgrund der hohen Eigensteifigkeit einer Ionomerfolie dünner und damit leichter ausgebildet werden.
Wenn das erfindungsgemäße Modul als Solarmodul ausgebildet ist, kann das Solarmodul beispielsweise im Dachbereich eines Fahrzeugs angeordnet sein. Hier ist die Ionomerfolie besonders geeignet.
Das Bedrucken der Schmelzklebefolie mit der oder den elektrisch leitfähigen Leiterbahnen kann beispielsweise durch Tintenstrahldruck, Tiefdruck, insbesondere Tampon-Druck, Drucken einer Klebstoffschicht mit elektrisch leitfähigen Partikeln oder Offset-Druck erfolgen.
Das Bedrucken wird erfindungsgemäß dem Laminierprozess vorgeschaltet, stellt also einen vom Laminierprozess entkoppelten Schritt dar. Mit der bedruckten Schmelzklebefolie kann damit die Herstellung des Moduls in der gleichen Zykluszeit erfolgen, wie die Herstellung eines solchen Verbundes mit einer unbedruckten Schmelzklebefolie.
Erfindungsgemäß kann also durch die Verwendung der bedruckten Schmelzklebefolie im Gegensatz zum Stand der Technik das dem Laminieren vorgeschaltete Kontaktieren der Anschlusskontakte der Bauelemente durch Auflöten metallischer Leiterbahnen entfallen.
Stattdessen erfolgt erfindungsgemäß das Kontaktieren durch den direkten Berührkontakt der Kontakte an dem elektronischen Bauelement mit der aufgedruckten Leiterbahn an der jeweiligen Abdeckung und/oder Schmelzklebefolie.
Zur Optimierung der elektrischen Verbindung, also des Berührkontakts zwischen dem Kontakt an dem elektronischen Bauelement und der aufgedruckten Leiterbahn weisen die Kontakte, mit denen das elektronische Bauelement versehen ist, vorzugsweise eine der Schmelzklebefolie zugewandte Erhebung auf, die beim Laminieren zu einer punktuell erhöhten Flächenpressung auf die Schmelzklebefolie führt, die mit der wenigstens einen Leiterbahn versehen ist.
Die Erhebung an den Kontakten des elektronischen Bauelements kann als Dorn ausgebildet sein, also spitz zulaufen und aus einem Material bestehen, das auch bei der Laminiertemperatur hart ist, beispielsweise eine Hartlotlegierung.
Die wenigstens eine Schmelzklebefolie kann auf der dem elektronischen Bauelement zugewandten Seite oder auf beiden Seiten mit wenigstens einer Leiterbahn bedruckt sein.
Um einen Kurzschluss zwischen der Leiterbahn und dem elektrischen Bauelement zu verhindern, ist die wenigstens eine Schmelzklebefolie jedoch vorzugsweise nur auf der von dem elektronischen Bauelement abgewandten Seite mit der Leiterbahn bedruckt. Die Kontaktierung kann hierbei wiederum durch Verwenden eines Kontakts mit einem spitzen Dorn oder der gleichen spitzen, harten Erhebung erfolgen, welcher die Schmelzklebefolie während des Laminierprozesses aufgrund der geringen Viskosität der Folie durchstößt.
Nach der Erfindung kann die wenigstens eine Leiterbahn auf die wenigstens eine Schmelzklebefolie oder wenigstens eine der Abdeckungen aufgedruckt sein.
Dabei kann zum Bedrucken einer beispielsweise aus einer Glasscheibe bestehenden Abdeckung ein zum Bedrucken von Glas bekanntes Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Leiterbahn durch Siebdruck auf eine als Glasscheibe ausgebildete Abdeckung aufgedruckt werden.
Die Kontaktierung mit der wenigstens einen Leiterbahn an der Glasscheibe kann wiederum dadurch erfolgen, dass die Kontakte, mit denen das elektronische Bauelement versehen ist, eine der Schmelzklebefolie zugewandte Erhebung aufweist, also vorzugsweise spitz zulaufende, harte Erhebungen in Form von Dornen, die die beim Laminierprozess aufgeschmolzene Schmelzklebefolie durchstoßen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch einen Schnitt durch ein Modul nach jeweils einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß 1 bis 4 weist das Modul 1 jeweils ein elektronisches Bauelement 2 auf, das zwischen zwei Abdeckungen 3, 4, beispielsweise Glasscheiben, und je einer Schmelzklebefolie 5, 6 zwischen jeder Abdeckung 3, 4 und dem Bauelement 2 eingeschlossen ist.
Das elektronische Bauelement 2 ist jeweils mit zwei als Kontaktfahnen ausgebildeten Kontakten 7, 8 versehen, die mit jeweils einer Leiterbahn 9, 10 elektrisch verbunden sind, welche den Anschlusskontakt bildet, also beispielsweise bei einer Solarzelle als elektrischem Bauelement 2 die Leiterbahnen zur Stromabführung.
Bei dem Modul 1 nach 1 sind die Leiterbahnen 9, 10 auf der dem elektronischen Bauelement 2 zugewandten Seite der Schmelzklebefolie 5 aufgedruckt.
Die Ausführungsform des Moduls 1 nach 2 unterscheidet sich von der nach 1 im Wesentlichen dadurch, dass die Kontakte 7, 8 mit Dornen 11, 12 versehen sind, die in die Leiterbahn 9, 10 eindringen.
Die Ausführungsform des Moduls nach 3 unterscheidet sich von der nach 1 zum einen dadurch, dass die Leiterbahnen 9, 10 auf der von dem elektronischen Bauelement 2 abgewandten Seite der Schmelzklebefolie 5 aufgedruckt sind, und zum anderen dadurch, dass die Kontakte 7, 8 entsprechend der Ausführungsform nach 2 mit Dornen 11, 12 versehen sind, die in die Leiterbahn 9, 10 eindringen.
Die Ausführungsform des Moduls nach 3 unterscheidet sich von der nach 1 zum einen dadurch, dass die Leiterbahnen 9, 10 auf die von dem elektronischen Bauelement 2 abgewandte Seite der Schmelzklebefolie 5 aufgedruckt sind und zum anderen dadurch, dass die Kontakte 7, 8 entsprechend der Ausführungsform nach 2 mit Dornen 11, 12 versehen sind, die die Schmelzklebefolie 5 durchstoßen, um die Leiterbahnen 9, 10 zu kontaktieren.
Nach 4 sind die Leiterbahnen 9, 10 auf die dem elektronischen Bauelement 2 zugewandte Seite der Abdeckung 3 aufgedruckt, wobei die Kontakte 7, 8 entsprechend der Ausführungsform nach 2 und 3 mit Dornen 11, 12 versehen sind, die die Schmelzklebefolie 5 durchstoßen, um die Leiterbahnen 9, 10 zu kontaktieren.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Moduls (1), das wenigstens ein elektronisches Bauelement (2) aufweist, das mit Kontakten (7, 8) versehen ist, die mit Anschlusskontakten verbunden werden, wobei das elektronische Bauelement (2) zusammen mit wenigstens einer Schmelzklebefolie (5) zwischen je einer Abdeckung (3, 4) auf beiden Seiten eingebracht und durch Laminieren unter Hitze und Druck ein Verbund aus den beiden Abdeckungen (3, 4) und dem dazwischen eingeschlossenen elektronischen Bauelement (2) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte durch Drucken wenigstens einer leitfähigen Leiterbahn (9, 10) auf wenigstens eine der beiden Abdeckungen (3, 4) und/oder die wenigstens eine Schmelzklebefolie (5, 6) aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (2) zwischen je einer Klebefolie (5, 6) auf beiden Seiten eingebracht wird, wobei wenigstens eine der Schmelzklebefolien (5, 6) mit der wenigstens einen Leiterbahn (9, 10) bedruckt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Kontakte (7, 8), mit denen das elektronische Bauelement (2) versehen ist, eine der Schmelzklebefolie (5, 6) zugewandte Erhebung aufweisen, die beim Laminieren zu einer punktuell erhöhten Flächenpressung auf die Schmelzklebefolie (5, 6) führt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen, mit denen die Kontakte (7, 8) versehen sind, als Dorne (11, 12) ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedrucken der Schmelzklebefolie (5, 6) mit der wenigstens einen Leiterbahn (9, 10) durch Tintenstrahl-, Tiefdruck- oder Offsetdruck erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzklebefolie (5) auf der von dem elektronischen Bauelement (2) abgewandten Seite mit der wenigstens einen Leiterbahn (9, 10) bedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Abdeckung (3), die mit der wenigstens einen Leiterbahn (9, 10) bedruckt wird, eine Glasscheibe verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedrucken der Glasscheibe mit der Leiterbahn (9, 10) durch Siebdruck erfolgt.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Herstellung eines Solarmoduls.