DE102015106828A1

DE102015106828A1 - Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten mit einem rissminimierenden Haftvermittler und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE102015106828A1
Application number: DE102015106828.1A
Authority: DE
Inventors: Anke Steinberger; Philipp Nothdurft; Sonja Feldbacher; Wolfgang Kern; Thomas Krivec
Original assignee: AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Current assignee: AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-03

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden von Komponenten beschrieben, die eine elektrisch isolierende Schichtstruktur (102), eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur (104) und eine Haftvermittlungsschicht (106), die zwischen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur (102) und der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104) angeordnet ist, umfasst, wobei die Haftvermittlungsschicht (106) ein stickstoffhaltiges Polymer umfasst. Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden von Komponenten beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten und ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten.
Bei der Herstellung von Leiterplatten (printed circuit boards, PCBs) stellen Delamination und Risse ein großes Problem dar. Aufgrund unterschiedlicher (thermischer) Ausdehnungskoeffizienten der aneinander gebundenen Materialien können Spannungen entstehen, die es zur Vermeidung dieser Effekte auszugleichen gilt. Durch eine gute Haftung zwischen den einzelnen Komponenten können diese negativen Phänomene minimiert werden. Um eine ausreichende Haftung an einer Metall/Polymer-Grenzfläche zu erzeugen, wird meist neben Verwendung von Haftvermittlern zusätzlich die Oberfläche chemisch oder mechanisch aufgeraut. Diese Vorgangsweise bringt neben dem Vorteil der Haftverbesserung allerdings auch Nachteile, wie z.B. einen Materialverlust, was bei dünnen Kupferschichten ein großes Problem darstellt. Bei elektronischen Anwendungen kann eine raue Oberfläche auch negative Auswirkungen auf die Signalübertragung haben. Die bisher bekannten rein auf kovalenter Bindung basierenden Haftvermittler zeigten bei glatten Metalloberflächen und thermischer Belastung eine zu schwache Bindung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten bereitzustellen, die eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Delamination und Rissen hat.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten (die insbesondere auf der Vorrichtung montiert und/oder in der Vorrichtung eingebettet sein können, wobei solche Komponenten (zum Beispiel verkapselte bzw. gehäuste oder nackte bzw. ungehäuste) Halbleiterchips, Buchsen, etc. sein können) bereitgestellt, die (mindestens) eine elektrisch isolierende Schichtstruktur, (mindestens) eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur und (mindestens) eine Haftvermittlungsschicht, die zwischen der (bzw. mindestens einer der mindestens einen) elektrisch isolierenden Schichtstruktur und der (bzw. mindestens einer der mindestens einen) elektrisch leitfähigen Schichtstruktur angeordnet ist, umfasst, wobei die Haftvermittlungsschicht (mindestens) ein stickstoffhaltiges Polymer umfasst.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren (mindestens) eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur bereitgestellt wird, (mindestens) eine Haftvermittlungsschicht auf (einer Oberfläche) der (mindestens einen) elektrisch leitfähigen Schichtstruktur gebildet wird und (mindestens) eine elektrisch isolierende Schichtstruktur auf der Haftvermittlungsschicht unter Bildung eines Schichtenstapels angeordnet wird, wobei die Haftvermittlungsschicht (mindestens) ein stickstoffhaltiges Polymer umfasst.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines stickstoffhaltigen Polymers zur Haftvermittlung zwischen einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur (bzw. einem elektrisch isolierenden Material) und einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (bzw. einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere mit glatter Oberfläche) (in einer Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten) bereitgestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit einer beispielhaften Ausführungsform oder einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden, mit jeder anderen beispielhaften Ausführungsform oder mit jedem anderen Ausführungsbeispiel kombiniert werden können. Insbesondere können Merkmale, die im Zusammenhang mit einer beispielhaften Ausführungsform der Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten beschrieben werden, mit jeder anderen beispielhaften Ausführungsform der Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten sowie mit jeder beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens zum elektrischen Verbinden von Komponenten oder der Verwendung kombiniert werden und umgekehrt, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.
Wenn ein Begriff mit einem unbestimmten oder bestimmten Artikel, wie zum Beispiel „ein“, „eine“, „eines“, „der“, „die“ und „das“, im Singular bezeichnet wird, schließt dies auch den Begriff im Plural mit ein und umgekehrt, sofern der Kontext nicht eindeutig anderes festlegt. Der Ausdruck „umfassen“, wie er hier verwendet wird, schließt nicht nur die Bedeutung von „enthalten“ oder „beinhalten“ ein, sondern kann (muss aber nicht) auch „bestehen aus“ und „im Wesentlichen bestehen aus“ bedeuten.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter einer „Schichtstruktur“ eine ebene oder flächige Anordnung aus einer oder mehreren durchgehenden oder strukturierten Schichten verstanden, die zum Beispiel aus Folien, Dünnblechen, Plättchen oder abgeschiedenem oder aufgebrachtem Material gebildet sein kann. Die Strukturierung einer solchen Schicht oder Schichtstruktur kann zum Beispiel derart erfolgen, dass infolge des Strukturierens mehrere voneinander getrennte Inseln gebildet werden, oder aber eine zusammenhängende Struktur. Durch Verfestigen (insbesondere Verpressen und/oder Verkleben, gegebenenfalls unter Hinzufügung von Wärme) können die einzelnen Schichten bzw. Schichtenstrukturen zu einem einheitlichen Körper verbunden, zum Beispiel laminiert, werden.
Im Rahmen dieser Anmeldung wird unter einer „Haftvermittlungsschicht“ insbesondere eine zumindest teilweise flächig ausgebildete Schicht verstanden, die eine Haftvermittlung bzw. eine Verbesserung der Haftung zwischen einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur mit typischerweise glatter Oberfläche und einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur bewirken kann. Dabei kann die Haftvermittlungsschicht insbesondere eine chemisch bzw. physikalisch adsorbierte Schicht aus Molekülen, die einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein kann, darstellen. Die Haftvermittlung kann insbesondere über ionische Wechselwirkungen, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen und/oder van-der-Waals-Kräften hervorgerufen werden. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Haftvermittlungsschicht zusätzlich zu einer Haftvermittlung zwischen der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur und der elektrisch isolierenden Schichtstruktur auch Spannungen aufgrund unterschiedlicher (thermischer) Ausdehnungskoeffizienten ausgleichen. Man kann in diesem Fall auch von einer sogenannten „crack arresting layer“ sprechen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter einem „stickstoffhaltigen Polymer“ eine polymere Verbindung verstanden, die kovalent Stickstoffatome gebunden enthält. Insbesondere kann das stickstoffhaltige Polymer ein Molekulargewicht von größer 500 Dalton, insbesondere größer 1000 Dalton, insbesondere weniger als 100.000 Dalton, insbesondere weniger als 50.000 Dalton aufweisen. Die Stickstoffatome können insbesondere an Kohlenstoffatomen, insbesondere an einer kohlenstoffhaltigen Molekülkette, gebunden sein. Das stickstoffhaltige Polymer kann insbesondere in einem Lösungsmittel (wie zum Beispiel Wasser) zumindest teilweise löslich oder dispergierbar sein. Das stickstoffhaltige Polymer kann insbesondere ein natürlich vorkommendes Polymer sein oder von einem natürlich vorkommenden Polymer ableitbar sein.
Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele der Vorrichtung, des Verfahrens und der Verwendung beschrieben.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Haftvermittlungsschicht unmittelbar zwischen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur und der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur angeordnet sein.
Die Haftvermittlungsschicht kann sowohl mit der elektrisch isolierenden Schichtstruktur als auch mit der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur in Kontakt sein und somit eine unmittelbare Haftung bzw. Verbindung der elektrisch isolierenden Schichtstruktur und der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur bewirken. Es können auch zumindest teilweise flächenmäßig andere Schichten oder Strukturen zwischen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur und der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur angeordnet sein, solange sie die durch die Haftvermittlungsschicht bewirkte Haftvermittlung zwischen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur und der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur nicht beeinträchtigen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Haftvermittlungsschicht mit einer Seite auf einer Oberfläche (oder zumindest Teilen davon) der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur angeordnet sein und die elektrisch isolierende Schichtstruktur kann auf der gegenüberliegenden Seite der Haftvermittlungsschicht angeordnet sein. Die Vorrichtung kann insbesondere eine sandwichartige Anordnung von elektrisch leitfähiger Schichtstruktur – Haftvermittlungsschicht – elektrisch isolierender Schichtstruktur aufweisen, die sich (unter Ausbildung eines Mehrschichtenstapels) beliebig wiederholen kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das stickstoffhaltige Polymer ein stickstoffhaltiges Polysaccharid umfassen. Das stickstoffhaltige Polysaccharid kann insbesondere im Wesentlichen aus stickstoffhaltigen Monosaccharid- bzw. Zuckereinheiten, wie zum Beispiel Glucosamin oder Galactosamin, aufgebaut sein. Beispielsweise kann es sich bei dem stickstoffhaltigen Polysaccharid um ein Polyglucosamin oder ein Polygalactosamin handeln. Insbesondere können die Stickstoffatome bei dem stickstoffhaltigen Polysaccharid sich an einer (linearen oder verzweigten) Polysaccharidkette oder einem (geschlossenen bzw. cyclischen) Polysaccharidring befinden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das stickstoffhaltige Polysaccharid ein basisches und/oder ein kationisches Polysaccharid umfassen. Unter einem „basischen Polysaccharid“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Polysaccharid verstanden, das in (neutralem) Wasser zu einer Erhöhung des pH-Werts führt. Unter einem „kationischen Polysaccharid“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Polysaccharid verstanden, das in (neutralem) Wasser (pH = 7) positiv geladene (d.h. kationische) (Partial-)Ladungen aufweist.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das stickstoffhaltige Polymer (bzw. das stickstoffhaltige Polysaccharid) ein Aminogruppen enthaltendes Polymer (bzw. Polysaccharid) umfassen. Ein solches Polysaccharid kann auch als Polyaminosaccharid bezeichnet werden. Die Aminogruppen (bzw. zumindest ein Teil davon) können insbesondere primäre Aminogruppen sein. Es können aber auch sekundäre, tertiäre und/oder quaternäre Aminogruppen vorhanden sein. Weiterhin können zumindest ein Teil, zum Beispiel 5 bis 99 %, insbesondere 25 bis 95 %, insbesondere 50 bis 90 %, insbesondere 75 bis 85 %, der Aminogruppen acyliert, insbesondere acetyliert sein. Über den Ac(et)ylierungsgrad der Aminogruppen kann beispielsweise der Protonierungsgrad bzw. die Basizität des stickstoffhaltigen Polymers (bzw. des stickstoffhaltiges Polysaccharids) eingestellt bzw. angepasst werden, was Auswirkungen auf die Haftvermittlungseigenschaften haben kann. Insbesondere kann je nach Material der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur und vor allem der elektrisch isolierenden Schichtstruktur ein Aminogruppen enthaltendes Polymer (bzw. Polysaccharid) mit unterschiedlichem Ac(et)ylierungsgrad besonders vorteilhafte Haftvermittlungseigenschaften aufweisen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das stickstoffhaltige Polymer auch vernetzt vorliegen, insbesondere indem zwei oder mehrere Polymere (bzw. Polymerketten) kovalent (oder ionisch) miteinander verbunden sind, beispielsweise über direkte Bindungen oder aber auch über (kurze) Atomgruppen (Crosslinker). Hierdurch kann es beispielsweise möglich sein, das Molekulargewicht des stickstoffhaltigen Polymers gezielt einzustellen, insbesondere zu vergrößern, was sich beispielsweise in vorteilhafter Weise auf die haftvermittelnden Eigenschaften aber auch auf die mechanischen Eigenschaften auswirken kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das stickstoffhaltige Polymer ein Chitosan, ein Derivat davon und/oder ein Salz davon umfassen. Unter einem „Chitosan“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Polyaminosaccharid verstanden, das im Wesentlichen aus Glucosamin aufgebaut ist. Es kann somit auch als ein Polyglucosamin bezeichnet werden. Ein Teil der Aminogruppen kann acetyliert sein. Chitosan kann insbesondere durch (teilweise) Deacetylierung von Chitin gewonnen werden, welches wiederum aus beispielsweise Pilzen, Insekten oder Schalentieren, wie Garnelen, gewonnen werden kann. Chitosan selbst kommt beispielsweise in einigen Pilzarten vor. Chitosan kann somit als ein natürlich vorkommendes Polymer bzw. von einem natürlich vorkommenden Polymer abgeleitetes Polymer angesehen werden. Unter „Chitosan-Derivaten“ werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung weitere (chemische) Abwandlungen oder Modifikationen verstanden. Salze von Chitosan können beispielsweise Halogenide (wie Chlorid, Bromid oder Iodid) beinhalten.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Haftvermittlungsschicht ferner ein Tensid umfasst. Unter einem „Tensid“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung insbesondere eine grenzflächenaktive Substanz, wie ein Surfactant, verstanden. Ein Tensid kann insbesondere einen hydrophilen (polaren) Molekülteil und einen hydrophoben (apolaren) Molekülteil aufweisen. Hierdurch kann das Tensid insbesondere sowohl mit einem hydrophilen Milieu (Phase) bzw. einer hydrophilen Verbindung als auch mit einem hydrophoben Milieu (Phase) bzw. einer hydrophoben Verbindung in Wechselwirkung treten und zwischen diesen vermitteln.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Tensid ein nichtionisches Tensid umfassen, wobei auch anionische, kationische und/oder amphotere (zwitterionische) Tenside geeignet sind. Ein nichtionisches Tensid zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es einen hydrophilen (polaren) Molekülteil und einen hydrophoben (apolaren) Molekülteil aufweist, wobei der hydrophile Molekülteil nicht notwendigerweise eine (elektrische) Ladung aufweisen muss, sondern beispielsweise durch nichtionische polare Gruppen, wie zum Beispiel Hydroxygruppen oder auch Ethergruppen (insbesondere Ethoxygruppen) gebildet sein kann. Geeignete Beispiele für nichtionische Tenside können insbesondere ethoxylierte Sorbitanfettsäureester sein, die auch als Polysorbate bezeichnet werden können und beispielsweise unter der Handelsmarke Tween kommerziell erhältlich sind. Besonders geeignete Beispiele hierfür sind Polysorbat 60 (Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonostearat, Tween 60) und Polysorbat 80 (Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonooleat, Tween 80).
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Haftvermittlungsschicht eine Dicke im Bereich von 10 nm bis 1 µm aufweisen. Sie kann insbesondere weniger als 1 µm dick sein, zum Beispiel eine Dicke im Bereich von 15 nm bis 800 nm, insbesondere von 20 nm bis 500 nm, insbesondere von 25 nm bis 250 nm aufweisen. Die Haftvermittlungsschicht kann insbesondere eine (wesentlich) geringere Dicke als die elektrisch isolierende Schichtstruktur und/oder die elektrisch leitfähige Schichtstruktur aufweisen. Insbesondere kann die Haftvermittlungsschicht als eine Monoschicht, d.h. mit einer einzigen molekularen Lage an beispielsweise stickstoffhaltigem Polymer, oder auch als eine Multischicht, d.h. mit mehreren Moleküllagen an beispielsweise stickstoffhaltigem Polymer, ausgebildet sein. Es ist möglich, die ein stickstoffhaltiges Polymer umfassende Haftvermittlungsschicht sehr dünn auszugestalten und trotzdem eine ausreichende Haftung zwischen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur und der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur zu bewirken, was im Hinblick auf eine Miniaturisierung der Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten vorteilhaft ist.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Haftvermittlungsschicht strukturiert sein. Das bedeutet insbesondere, dass die Haftvermittlungsschicht nicht notwendigerweise vollflächig (über die gesamte Fläche) der elektrisch isolierenden Schichtstruktur und/oder der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur vorliegen muss. Vielmehr kann die Haftvermittlungsschicht auch in Form mehrerer voneinander getrennter Inseln ausgebildet sein oder aber eine zusammenhängende Struktur mit (dazwischenliegenden) Bereichen, die frei von haftvermittelndem Material, wie dem stickstoffhaltigen Polymer, sind, vorliegen. Solch eine Strukturierung kann mit üblichen Strukturierungstechniken in der Leiterplattenherstellung, wie zum Beispiel Maskierung, Lithographie oder Laserstrukturieren, erfolgen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die elektrisch isolierende Schichtstruktur ein Material aus der aus einem Harz, insbesondere Bismaleimid-Triazin Harz, Cyanatester, Glas, insbesondere Glasfasern, einem Prepreg-Material, einem Polyimid, einem Flüssigkristall-Polymer, einem Epoxidbasierten Harz, FR4 Material, einer Keramik und einem Metalloxid bestehenden Gruppe umfassen. Ein Harzmaterial kann als mechanisch stabile Matrix dienen, die gleichzeitig der jeweiligen Struktur elektrisch isolierende Eigenschaften verleiht. Das Vorsehen von Glasfasern stärkt das elektrisch isolierende Material mechanisch und kann außerdem eine gewünschte räumliche Anisotropie der mechanischen Eigenschaften bewirken. Prepreg-Material ist eine Vorform von FR4-Material und weist eine Mischung von Harz und Glasfasern auf. Durch die Verwendung entsprechender Prepreg-Folien mit Ausnehmungen kann die Grundlage dafür geschaffen werden, dass elektronische Bausteine in den Öffnungen aufgenommen werden (oder direkt im Material verpresst werden) und nach Verpressen der so erhaltenen Struktur mit weiteren Prepreg-Folien die elektronischen Bausteine in dem elektrisch isolierenden Material vollumfänglich eingebettet werden. FR4 (flame resistant) bezeichnet ein gängiges Material für Vorrichtungen, das für eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine hohe mechanische Robustheit bei niedrigen Kosten ermöglicht. Die elektrisch isolierende Schichtstruktur kann auch Glas aufweisen oder daraus bestehen. Als weitere Materialien für die elektrisch isolierende Schichtstruktur sind eine Keramik und/oder ein Metalloxid möglich. Insbesondere kann die elektrisch isolierende Schichtstruktur ein Material aus einem Epoxid-basierten Harz (einem Epoxidharz) umfassen. Geeignete Epoxidharze sind beispielsweise die kommerziell erhältlichen Harze R1551W, R1551WN, R1570, EM888B oder S0401. Auch Mischungen der vorgenannten Materialien sind möglich.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur Kupfer umfassen oder daraus bestehen. Alternative Materialien können Aluminium, Silber, Nickel oder andere geeignete Metalle sein.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel können die elektrisch isolierende Schichtstruktur, die elektrisch leitfähige Schichtstruktur und die Haftvermittlungsschicht unter Bildung eines Schichtenstapels gestapelt und verfestigt (zum Beispiel unter Druck und/oder bei erhöhter Temperatur, insbesondere verpresst) sein. Insbesondere können mehrere isolierende Schichtstrukturen, mehrere elektrisch leitfähige Schichtstrukturen und mehrere Haftvermittlungsschichten (z.B. alternierend bzw. abwechselnd) angeordnet und unter Bildung eines Schichtenstapels gestapelt und verfestigt sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung als Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) ausgebildet sein. Eine Leiterplatte (die auch als Leiterkarte oder Platine bezeichnet werden kann) kann als ein Träger für elektronische Bauteile zeichnet werden. Eine Leiterplatte dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Leiterplatten weisen elektrisch isolierendes Material als Trägerstruktur mit daran haftenden, leitenden Verbindungen, d.h. Leiterbahnen und Kontaktstrukturen, auf. Als isolierendes Material ist faserverstärkter Kunststoff möglich, insbesondere umfassend Epoxidharz, FR4 und/oder Prepreg. Die Leiterbahnen können aus einer dünnen Schicht Kupfer geätzt werden.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung als Substrat ausgebildet sein. Unter einem Substrat kann in diesem Zusammenhang ein Träger für elektrische Verbindungen bzw. ein Komponententräger ähnlich einer PCB-Leiterplatte verstanden werden, jedoch mit einer wesentlich höheren Dichte von lateralen (Leiterbahnen) und/oder vertikalen (Bohrungen) Verbindungsstellen, wie sie etwa zur Herstellung von elektrischer und mechanischer Verbindung von gehäusten oder ungehäusten Bauelementen (insbesondere einem IC Chip) und einer PCB-Leiterplatte eingesetzt werden. Unter den Begriff „Substrate“ fallen somit „IC Substrate“.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung ferner eine elektronische Komponente umfassen, die in der elektrisch isolierenden Schichtstruktur und/oder in der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur eingebettet ist. Eine solche elektronische Komponente bzw. ein solcher „elektronischer Baustein“ kann insbesondere jede aktive elektronische Komponente (wie zum Beispiel ein elektronischer Chip, insbesondere ein Halbleiterchip) oder jede beliebige passive elektronische Komponente (wie zum Beispiel ein Kondensator, ein Widerstand oder eine Induktivität) sein. Beispiele der eingebetteten Bausteine bzw. Komponenten sind ein Datenspeicher wie zum Beispiel ein DRAM (oder jeder andere beliebige Speicher), ein Filter (der zum Beispiel als ein Hochpassfilter, ein Tiefpassfilter oder ein Bandpassfilter konfiguriert sein kann, und der zum Beispiel zum Frequenzfiltern dienen kann), ein integrierter Schaltkreis (wie zum Beispiel ein Logik IC), eine Signalverarbeitungskomponente (wie zum Beispiel ein Mikroprozessor), eine Leistungsmanagementkomponente, ein optisch-elektrisches Schnittstellenelement (zum Beispiel ein optoelektronisches Bauelement), ein Spannungswandler (wie zum Beispiel ein DC/DC Konverter oder ein AC/DC Konverter), ein elektromechanischer Wandler (z.B. ein PZT (Blei-Zirkonat-Titanat) Sensor und/oder Aktor), eine Sende- und/oder Empfangseinheit für elektromagnetische Wellen (z. B. ein RFID-Chip oder Transponder), eine kryptografische Komponente, eine Kapazität, eine Induktivität, ein Schalter (zum Beispiel ein Transistor-basierter Schalter) und eine Kombination von diesen und anderen funktionalen elektronischen Bauteilen. Die Komponente kann auch ein mikroelektromechanisches System (MEMS), eine Batterie, eine Kamera oder eine Antenne aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung durch ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten, wie es insbesondere im Folgenden näher beschrieben ist, erhältlich sein bzw. erhalten werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren (mindestens) eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur bereitgestellt wird, (mindestens) eine Haftvermittlungsschicht auf (einer Oberfläche) der (mindestens einen) elektrisch leitfähigen Schichtstruktur gebildet wird und (mindestens) eine elektrisch isolierende Schichtstruktur auf der Haftvermittlungsschicht unter Bildung eines Schichtenstapels angeordnet wird, wobei die Haftvermittlungsschicht (mindestens) ein stickstoffhaltiges Polymer umfasst.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten zum Herstellen einer Vorrichtung, wie sie im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, geeignet sein.
Insbesondere können die bei dem Verfahren bereitgestellte elektrisch leitfähige Schichtstruktur, die bei dem Verfahren gebildete Haftvermittlungsschicht, einschließlich des umfassten stickstoffhaltigen Polymers, und/oder die bei dem Verfahren angeordnete elektrisch isolierende Schichtstruktur, wie im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschrieben sein.
Das Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten kann weitere Schritte umfassen. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Verfahren beispielsweise ferner ein Verfestigen (insbesondere Verpressen unter Druck und/oder erhöhter Temperatur) des Schichtenstapels umfassen. Hierdurch können insbesondere Materialien der elektrisch isolierenden Schichtstruktur (weiter) ausgehärtet bzw. verfestigt werden. Auch kann es hierdurch möglich sein, die Haftvermittlung durch die Haftvermittlungsschicht weiter zu erhöhen bzw. dauerhafter zu machen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Bilden der Haftvermittlungsschicht auf der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur ein Applizieren einer Lösung, die ein stickstoffhaltiges Polymer enthält, auf der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur umfassen.
Die Lösung kann neben dem stickstoffhaltigen Polymer insbesondere ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch umfassen, wie zum Beispiel Wasser, einen Alkohol (z.B. Methanol, Ethanol, (Iso-)Propanol), einen Aldehyd (z.B. Formaldehyd, Acetaldehyd), ein Keton (z.B. Aceton), einen Ether (z.B. Diethylether, tert.-Butylmethylether), einen Kohlenwasserstoff (z.B. Hexan, Heptan, Octan, Dichlormethan, Chloroform, Toluol) und/oder Kombinationen davon, das geeignet ist, das stickstoffhaltige Polymer (zumindest teilweise) zu lösen bzw. zu dispergieren oder zu quellen. Zur Verbesserung der Löslichkeit des stickstoffhaltigen Polymers kann beispielweise auch der pH-Wert des Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches in geeigneter Weise angepasst (eingestellt) werden; insbesondere kann der pH-Wert des Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches sauer (pH < 7) sein. Beispielsweise kann ein saurer pH-Wert der Lösung im Bereich von pH 2,0 bis pH 5,0, insbesondere von pH 2,5 bis pH 4,0, vorteilhaft im Hinblick auf ein besonders gute erreichbare Haftvermittlung sein. Auch durch den Zusatz eines Tensids, wie im Folgenden noch näher beschrieben, kann unter anderem die Löslichkeit bzw. die Dispergierbarkeit des stickstoffhaltigen Polymers verbessert werden bzw. auf eine gewünschte Löslichkeit oder Dispergierbarkeit eingestellt werden. Die Konzentration des stickstoffhaltigen Polymers in der Lösung ist nicht besonders eingeschränkt und kann – abhängig natürlich auch von der Löslichkeit des stickstoffhaltigen Polymers – beispielsweise in einem Bereich von 0,01 bis 20 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 10 Gew.%, insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-% liegen.
Die Art und Weise des Applizierens (Auftragens, Aufbringens) der Lösung auf der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur ist nicht besonders eingeschränkt und kann beispielsweise durch Imprägnieren oder durch Besprühen der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur mit der Lösung erfolgen. Auch ein Eintauchen (Tauchbeschichten) der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur in die Lösung über eine bestimmte Zeitdauer ist möglich. Ebenfalls sind Drucktechniken, insbesondere zum strukturierten Bilden der Haftvermittlungsschicht, geeignet.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Lösung, wie bereits erwähnt, ferner ein Tensid enthalten. Insbesondere kann das Tensid wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschrieben sein. Ein Tensid kann nicht nur in der applizierten Lösung enthalten sein, sondern es kann zusätzlich oder alternativ hierzu die bereitgestellte elektrisch leitfähige Schichtstruktur vor dem Bilden der Haftvermittlungsschicht mit einem Tensid behandelt werden. Ein Zusatz eines Tensids zu der applizierten Lösung und/oder eine vorherige Behandlung der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur kann insbesondere zu einer Stabilisierung und/oder Homogenisierung der Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur bzw. der Haftvermittlungsschicht führen und letztendlich zu einer Verbesserung der Haftvermittlung durch die Haftvermittlungsschicht zwischen der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur und der elektrisch isolierenden Schichtstruktur führen. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird gegenwärtig angenommen, dass der hydrophobe Teil des Tensids über van-der-Waals-Kräfte an die hydrophobe Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur adsorbiert und durch den nach außen stehenden hydrophilen Teil des Tensids die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur quasi hydrophil (oder zumindest hydrophiler als vorher) gemacht wird. Auch eventuell vorhandene C-C-Doppelbindungen in dem Tensidmolekül können zur Interaktion an der Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur beitragen. An diese hydrophil gemachte Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur kann das üblicherweise hydrophile stickstoffhaltige Polymer, z.B. mittels Physisorption bzw. Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und/oder Wasserstoffbrückenbindungen, binden. Hierdurch kann trotz der üblicherweise glatten Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur die Bindung (Haftung) des stickstoffhaltigen Polymers erleichtert werden. Ebenfalls kann hierdurch ein ggf. auftretendes Anätzen der Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur auf Grund eines ggf. vorhandenen sauren pH-Werts der Lösung, die das stickstoffhaltige Polymer enthält, weitestgehend vermieden werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Haftvermittlungsschicht bzw. das darin enthaltene stickstoffhaltige Polymer in situ erzeugt werden, zum Beispiel mittels Klickchemie. Hierdurch kann beispielsweise die Flexibilität bei der Bildung der Haftvermittlungsschicht erhöht werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann es möglich sein, dass die bereitgestellte elektrisch leitfähige Schichtstruktur vor dem Bilden der Haftvermittlungsschicht (im Wesentlichen) keiner (mechanischen und/oder chemischen) Oberflächenaufrauung unterzogen wurde. Insbesondere kann solch eine Oberflächenaufrauung bei dem hierin beschriebenen Verfahren im Unterschied zu einem herkömmlichen Verfahren nicht erforderlich sein zur Erzielung einer ausreichenden Haftvermittlung zwischen der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur und der elektrisch isolierenden Schichtstruktur. Beispielsweise kann es möglich sein, auf ein chemisches Ätzen der Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur, wie es z.B. bei der Bondfilmbehandlung üblich ist, zu verzichten. Hierdurch kann insbesondere ein weiterer Arbeitsschritt des Aufrauens (bzw. des Ätzens) vermieden werden, was nicht nur aus Kostengründen vorteilhaft ist, sondern auch ein Materialverlust bei der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur und gerade bei einer sehr dünnen elektrisch leitfähigen Schichtstruktur sogar eine mögliche Beeinträchtigung der elektrischer Leitfähigkeit (z.B. auf Grund von Unterbrechung elektrischer Leiterbahnen und dgl.) vermieden werden kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Verfahren ferner einen Schritt der Wärmebehandlung (z.B. des gebildeten Schichtstapels) umfassen. Eine Wärmebehandlung kann beispielsweise ein Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 280 °C, insbesondere auf 250 °C bis 270 °C, insbesondere auf ungefähr 260 °C beinhalten. Durch eine Wärmebehandlung kann es möglich sein, dass die Haftung bzw. die Haftvermittlung zwischen der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur und der elektrisch isolierenden Schichtstruktur durch die Haftvermittlungsschicht weiter verbessert werden kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines stickstoffhaltigen Polymers zur Haftvermittlung zwischen einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur (bzw. einem elektrisch isolierenden Material) und einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (bzw. einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere mit glatter Oberfläche) (in einer Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Komponenten) bereitgestellt.
Bei der Verwendung kann das stickstoffhaltige Polymer, die elektrisch isolierende Schichtstruktur (bzw. das elektrisch isolierende Material) und die elektrisch leitfähige Schichtstruktur (bzw. das elektrisch leitfähige Material) wie im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschrieben sein.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Verwendung des stickstoffhaltigen Polymers zur Haftvermittlung zusammen mit einem Tensid, insbesondere wie es im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, erfolgen. Hierdurch kann eine besonders stabile und homogene Haftvermittlung erzielbar sein.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass ein stickstoffhaltiges Polymers, wie es insbesondere hierin näher beschrieben wurde, hervorragend geeignet ist, eine Haftung zwischen einer glatten Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Materials, wie einem Metall, insbesondere Kupfer, und einem elektrisch isolierenden Material, wie einem Epoxidharz oder einem sonstigen bei der Leiterplattenherstellung geeigneten Polymer, herzustellen. Es wurde weiterhin überraschenderweise gefunden, dass ein stickstoffhaltiges Polymer in Kombination mit einem Tensid (sei es, dass das Tensid zusammen mit dem stickstoffhaltigen Polymer vorliegt und/oder dass die Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Materials mit einem Tensid vorbehandelt wurde) eine besonders stabile und homogene Haftvermittlung ermöglicht.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie experimentelle Ergebnisse auf Basis der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben. Die Darstellung in den Zeichnungen ist nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die genannten, experimentell eingesetzten Materialien sind lediglich beispielhaft und sollen nicht als die Erfindung darauf einschränkend ausgelegt werden.
1 zeigt eine Querschnittansicht einer Leiterplatte gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt experimentelle Ergebnisse der Messung des Haftvermögens bzw. der Haftung zwischen einer mit Chitosan bei unterschiedlichen pH-Werten modifizierten Kupferoberfläche und verschiedenen kommerziell erhältlichen Epoxid-Harzen.
3 zeigt experimentelle Ergebnisse der Messung des Haftvermögens bzw. der Haftung zwischen einer mit Chitosan bei unterschiedlichen pH-Werten modifizierten Kupferoberfläche und einem speziellen kommerziell erhältlichen Epoxid-Harz.
4 zeigt experimentelle Ergebnisse der Messung des Haftvermögens bzw. der Haftung zwischen einer mit Chitosan bei unterschiedlichen pH-Werten modifizierten Kupferoberfläche und einem speziellen kommerziell erhältlichen Epoxid-Harz vor und nach einem periodischen Erhitzen (Reflow Cycling).
1 zeigt eine Querschnittansicht einer Leiterplatte 100 (PCB, printed circuit board) gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die dargestellte Leiterplatte 100 enthält einen Schichtenstapel aus einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102, einer Haftvermittlungsschicht 106 und einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 104. Selbstverständlich können in einer Leiterplatte auch jeweils mehrere dieser Schichten vorhanden sein. Weiterhin können in der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 und/oder in der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 104 eine oder mehrere elektronische Komponenten (nicht gezeigt) eingebettet bzw. auf der Leiterplatte eine oder mehrere elektronische Komponenten (nicht gezeigt) angebracht bzw. montiert sein.
Die elektrisch isolierende Schichtstruktur 102 kann eine Dicke A aufweisen, die beispielsweise in einem Bereich von 2 µm bis 50 µm liegen kann. Die Haftvermittlungsschicht 106 kann eine Dicke B aufweisen, die beispielsweise in einem Bereich von 10 nm bis 1 µm liegen kann. Die elektrisch isolierende Schichtstruktur 104 kann eine Dicke C aufweisen, die beispielsweise in einem Bereich von 2 µm bis 35 µm liegen kann. Die jeweiligen Schichtdicken können aber größer sein, z.B. wenn eine hohe Stabilität der Leiterplatte erwünscht ist, oder kleiner sein, z.B. wenn eine Miniaturisierung der Leiterplatte erwünscht ist.
Die 2 bis 4 zeigen experimentelle Ergebnisse der Messung des Haftvermögens bzw. der Haftung zwischen einer (ggf. modifizierten) Kupferoberfläche und einem Epoxidharz.
Die Messung des Haftvermögens bzw. der Haftung zwischen einer (ggf. modifizierten) Kupferoberfläche und einem Epoxidharz wurde wie folgt durchgeführt: In einer Vakuumpresse wurden beschichtete Kupferfolien (7,5 × 15 cm) mit verschiedenen Epoxid-Harzen bei einem Druck von 320 N/cm² verpresst. Je nach der Art des Epoxid-Harzes können die Press-Bedingungen (Temperatur, Zeit) variiert werden. Zur Vermeidung von Oxidationsvorgängen oder den Einschluss von Gasen wurde das Verpressen unter Vakuum durchgeführt. Die Messung des Haftvermögens bzw. der Haftung wurde mittels einer Zwick Roell Z010 AllroundLine Materialtestmaschine mit einer 500 N Kraftmessdose und einem 90° Peeltestkit durchgeführt. Hervorstehendes Epoxidharz der verpressten Proben wurde abgeschnitten und die verbleibende Platte wurde in Streifen mit einer Breite von 2 cm geschnitten. Für den sogenannten Reflow Cycling Test wurde die so hergestellte Kupferfolie in zwei Teile aufgeteilt, wobei ein Teil unmittelbar getestet wurde und der zweite Teil wurde in einen Reflow-Ofen für maximal 10 Zyklen in einem Temperaturbereich bis zu 260 °C gegeben und anschließend getestet.
2 zeigt experimentelle Ergebnisse der Messung des Haftvermögens bzw. der Haftung zwischen einer mit Chitosan bei unterschiedlichen pH-Werten modifizierten Kupferoberfläche und verschiedenen kommerziell erhältlichen Epoxid-Harzen. Die Messergebnisse, bei denen die Kupferoberfläche mit Chitosan modifiziert bzw. beschichtet ist, werden als „CHI coating“ bezeichnet. Weiterhin sind auch Messergebnisse gezeigt, bei denen die Kupferoberfläche nicht modifiziert bzw. beschichtet ist (d.h. die Kupferoberfläche grenzt unmittelbar an die Epoxidharzoberfläche) und die als „ref“ bezeichnet sind. Diese Untersuchungen wurden bei verschiedenen kommerziell erhältlichen Epoxid-Harzen, R1551W, R1551WN, R1570, EM888B und S0401, durchgeführt. Wie den in 2 gezeigten Messergebnissen zu entnehmen ist, bewirkt eine Modifizierung der Kupferoberfläche mit Chitosan bei sämtlichen der untersuchten kommerziell erhältlichen Epoxid-Harzen eine deutliche Verbesserung des Haftvermögens bzw. der Haftung zwischen der entsprechend modifizierten Kupferoberfläche und den Epoxid-Harzen. Wie den in 2 gezeigten Messergebnissen weiterhin zu entnehmen ist, ist dieses verbesserte Haftvermögen besonders stark ausgeprägt, wenn das Chitosan aus einer sauren Lösung (insbesondere bei pH 2,5 bis 3) auf die Kupferoberfläche appliziert wurde. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, gehen die Erfinder davon aus, dass bei solch sauren pH-Werten die Amingruppen an der Polymerkette des Chitosans mehr und mehr protoniert werden mit der Folge, dass auf Grund elektrischer Abstoßung der positiv geladenen Gruppen das Biomolekül dazu neigt, sich der Länge nach bzw. langgestreckt anzuordnen zu einem im Wesentlichen linearen Molekül. Hierdurch könnte eine höhere Verfügbarkeit von zur Kopplung bzw. Haftung fähigen funktionellen Gruppen möglich sein, im Vergleich zu eher bündelförmigen, kompakten bzw. verknäuelten Molekülen.
3 zeigt experimentelle Ergebnisse der Messung des Haftvermögens bzw. der Haftung zwischen einer mit Chitosan bei unterschiedlichen pH-Werten modifizierten Kupferoberfläche und dem speziellen kommerziell erhältlichen Epoxid-Harz EM888B, bei dem eine besonders gute Haftung erzielt werden kann. Wie bei 2, sind die Messergebnisse, bei denen die Kupferoberfläche mit Chitosan modifiziert bzw. beschichtet ist, als „CHI coating“ bezeichnet und die Messergebnisse, bei denen die Kupferoberfläche nicht modifiziert bzw. beschichtet ist, als „ref“ bezeichnet. Die gefundenen Erkenntnisse ähneln den in Bezug auf 2 beschriebenen Erkenntnissen.
4 zeigt experimentelle Ergebnisse der Messung des Haftvermögens bzw. der Haftung zwischen einer mit Chitosan bei unterschiedlichen pH-Werten modifizierten Kupferoberfläche und dem speziellen kommerziell erhältlichen Epoxid-Harz EM888B vor und nach einem periodischen Erhitzen (Reflow Cycling). Bei dieser Messreihe wurde die Teststreifen in zwei Teile aufgeteilt, wobei ein Teil unmittelbar getestet wurde („before reflow cycling“) und der zweite Teil wurde in einen Reflow-Ofen für maximal 10 Zyklen in einem Temperaturbereich bis zu 260 °C gegeben und anschließend getestet („after reflow cycling“). Ein wiederholtes Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 260 °C kommt regelmäßig bei der Bestückung von Leiterplatten vor, zum Beispiel wenn einzelne Komponenten festgelötet werden, so dass solch ein Reflow Cycling Test ein wichtiger Test für die Eignung einer Leiterplatte ist. Wie den in 4 gezeigten Messergebnissen zu entnehmen ist, ist das Haftvermögen bzw. die Haftung zwischen einer mit Chitosan bei unterschiedlichen pH-Werten modifizierten Kupferoberfläche und dem Epoxid-Harz überraschenderweise nach dem Reflow Cycling Test sogar höher als zuvor bzw. ohne diese Wärmebelastung.
Auch wenn die bezugnehmend auf die Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung auf Leiterplatten bezogen sind, können alle für Leiterplatten beschriebenen Aspekte in entsprechender Weise auch auf Substrate (mit gegebenenfalls angepassten Dimensionen) oder andere Komponententrägervorrichtungen angewendet werden.

Claims

Vorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden von Komponenten, wobei die Vorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine elektrisch isolierende Schichtstruktur (102), eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur (104), und eine Haftvermittlungsschicht (106), die zwischen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur (102) und der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104) angeordnet ist, wobei die Haftvermittlungsschicht (106) ein stickstoffhaltiges Polymer umfasst.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei das stickstoffhaltige Polymer ein stickstoffhaltiges Polysaccharid, insbesondere ein basisches und/oder kationisches Polysaccharid umfasst.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das stickstoffhaltige Polymer ein Aminogruppen enthaltendes Polysaccharid umfasst, insbesondere ein primäre Aminogruppen enthaltendes Polysaccharid.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei ein Teil der Aminogruppen acetyliert ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das stickstoffhaltige Polymer ein Chitosan, ein Derivat davon und/oder ein Salz davon umfasst.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haftvermittlungsschicht ferner ein Tensid umfasst.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei das Tensid ein nichtionisches Tensid umfasst, insbesondere ein ethoxylierter Sorbitanfettsäureester.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haftvermittlungsschicht (106) eine Dicke (B) im Bereich von 10 nm bis 1 µm aufweist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haftvermittlungsschicht (106) strukturiert ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch isolierende Schichtstruktur (102) ein Material aus der aus einem Harz, insbesondere Bismaleimid-Triazin Harz, Cyanatester, Glas, insbesondere Glasfasern, einem Prepreg-Material, einem Polyimid, einem Flüssigkristall-Polymer, einem Epoxid-basierten Harz, FR4 Material, einer Keramik und einem Metalloxid bestehenden Gruppe umfasst.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur (104) Kupfer umfasst.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) ferner eine elektronische Komponente umfasst, die in der elektrisch isolierenden Schichtstruktur (102) und/oder in der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104) eingebettet ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 12, wobei die elektronische Komponente aus der aus einer aktiven elektronischen Komponente, einer passiven elektronischen Komponente, einem Datenspeicher, einem Filter, einem integrierten Schaltkreis, einer Signalverarbeitungskomponente, einer Leistungsmanagementkomponente, einem optisch-elektrischen Schnittstellenelement, einem Spannungswandler, einer kryptografischen Komponente, einer Kapazität, einem Widerstand, einer Sende- und/oder Empfangseinheit, einem elektromechanischen Wandler, einer Induktivität, einem Schalter, einem mikroelektromechanisches System, einer Batterie, einer Kamera und einer Antenne bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch isolierende Schichtstruktur (102), die elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104) und die Haftvermittlungsschicht (106) unter Bildung eines Schichtenstapels gestapelt und verfestigt sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) als Leiterplatte oder als Substrat ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden von Komponenten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104); Bilden einer Haftvermittlungsschicht (106) auf der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104); Anordnen einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur (102) auf der Haftvermittlungsschicht (106) unter Bildung eines Schichtenstapels, wobei die Haftvermittlungsschicht (106) ein stickstoffhaltiges Polymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verfahren ferner ein Verfestigen des Schichtenstapels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Bilden einer Haftvermittlungsschicht (106) auf der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104) ein Applizieren einer Lösung, die ein stickstoffhaltiges Polymer enthält, auf der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Lösung ferner ein Tensid enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die bereitgestellte elektrisch leitfähige Schichtstruktur (104) vor dem Bilden der Haftvermittlungsschicht (106) mit einem Tensid behandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die bereitgestellte elektrisch leitfähige Schichtstruktur (104) vor dem Bilden der Haftvermittlungsschicht (106) keiner Oberflächenaufrauung unterzogen wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei das Verfahren ferner eine Wärmebehandlung des Schichtenstapels umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die Vorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden von Komponenten eine Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 ist.
Vorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden von Komponenten, erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22.
Verwendung eines stickstoffhaltigen Polymers zur Haftvermittlung zwischen einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur (102) und einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104).