DE19510186A1 - Verfahren zum Anschluß eines flexiblen Verbindungselements an ein Substrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschluß eines flexiblen Verbindungselements an ein Substrat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Standardverfahren zur Kontaktierung von Leitern eines flexiblen Kabels oder eines Starrflexleiters oder eines Heat-seal-Verbinders mit Kontaktflächen eines Substrats sieht vor, die freigelegten Leiterenden mit den Kontakt­ flächen zu verlöten. Zur Zugentlastung der Leiter kann das Kabelende mit dem Substrat vergossen werden, z. B. mittels eines Epoxidklebers oder eines Silikonklebers. Die Kontak­ tierung durch Verlöten setzt lötfähige Oberflächen voraus und ist üblicherweise mit dem Einsatz eines Flußmittels verbunden, welches zu einer Verschmutzung des Substrats führen kann. Die grundsätzlich verschiedenen Verfahren zur Herstellung der elektrischen Kontakte und der Zugentlastung führen zu längeren Prozeßzeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anschluß eines flexiblen Verbindungselements an ein Substrat anzugeben, mit welchem auf vorteilhafte Weise eine zuverlässige elektrische Kontaktierung und eine Zugentlastung erreicht werden kann.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Un­ teransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung verkürzt die Prozeßdauer erheblich, da die Herstellung der elektrischen Kontakte und der Zugentla­ stung gleichzeitig in einem Verfahrensschritt erfolgen. Für die Materialien der Leiter des Verbindungselements und der Kontaktflächen des Substrats entfällt die Lötbarkeits­ bedingung, so daß eine größere Auswahl von Materialien z. B. auch ITO insbesondere für die Kontaktflächen gegeben ist. Es kommt kein Flußmittel zum Einsatz. Bei Verwendung eines UV-härtenden Klebers kann zudem eine Temperaturbela­ stung des Systems vermieden werden.

Anisotrope Leitkleber sind an sich bekannt und z. B. gemäß der DE 42 09 072 A1 zur Herstellung elektrischer Kontakte zwischen Leiterbahnen eines Substrats und gegenüberliegen­ den Leiterbahnen einer Leiterplatte eingesetzt. Ein aniso­ troper Leitkleber besteht aus einem an sich elektrisch isolierenden Klebermaterial, dem feine Partikel mit leit­ fähiger Oberfläche beigemischt sind. Die Durchmesser der leitenden Partikel liegen beispielsweise im Bereich von wenigen Mikrometern. Die leitenden Partikel sind vorzugs­ weise elastisch deformierbar und bestehen beispielsweise aus elastischen Kunstoffkugeln mit metallisierter Oberflä­ che oder sind massive leitfähige Partikel. Die Konzentra­ tion der Partikel ist so gewählt, daß einerseits zwischen sich in einem Abstand kleiner als der Partikeldurchmesser gegenüberliegenden Leiterflächen eine Mehrzahl von Kon­ taktpunkten über einzelne Partikel entstehen, daß anderer­ seits über größere Distanzen keine elektrische Verbindung über eine Verkettung vieler Partikel entstehen kann.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch einge­ hend veranschaulicht. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestellte Anordnung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 entlang A-A,

Fig. 3 einen Querschnitt durch Fig. 1 entlang B-B.

Für die Ausführungsbeispiele ist jeweils ein flexibles Ka­ bel als Verbindungselement angenommen, ohne daß die Über­ legungen auf diesen Typ von Verbindungselement einge­ schränkt sein sollen. Insbesondere gelten die Überlegungen in gleicher Weise für sogenannte Starrflexleiter. Als Kontaktflächen sind Leiterbahnen auf einem Substrat angenommen.

Bei der in Fig. 1 skizzierten Anordnung sind auf einem Substrat S mehrere Leiterbahnen P aufgebracht, die mit den mehreren Leitern L eines flexiblen, vorzugsweise flachen Kabels K elektrisch kontaktiert werden sollen, z. B. zur externen Steuerung und Versorgung von auf dem Substrat vorhandenen elektrischen und elektronischen Einrichtungen. Die gegenseitigen Abstände der Leiter L sind mit den ge­ genseitigen Abständen der Leiterbahnen abgestimmt. Die Endabschnitte der Leiterbahnen P bilden die Kontaktflächen auf dem Substrat.

Die Leiter des flexiblen Kabels können am Kabelende durch Entfernen des Trägermaterials freigelegt werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung laminierter flacher Kabel, bei denen zwischen zwei flache Kunstoffträger N1, N2 aus Isoliermaterial metallische Leiterbahnen eingebettet sind (Fig. 3). Dabei können bereits bei der Herstellung der Ka­ bel die Leiter am Kabelende freiliegend bleiben. Vorzugs­ weise sind die Leiter nur auf einer Kabelseite freigelegt. Dabei sind die dünnen Leiter des Kabels durch den verblei­ benden Kunstoffträger N1 in ihrer Position festgelegt, was die Handhabung des Kabels vor und bei der Verbindung mit dem Substrat wesentlich vereinfacht. Darüber hinaus wird die Fläche des eingeklebten Kunststoffträgers N1 größer und damit die Zugentlastung des Kabels besser.

Der anisotrop leitfähige Kleber mit Klebstoff N und leit­ fähigen Partikeln T kann auf das Kabelende und/oder auf das Substrat und/oder den Gegenhalter aufgebracht werden, bevor die drei Teile zusammengefügt werden. Das Aufbringen auf das Kabelende kann z. B. auch durch Eintauchen des Ka­ belendes in eine Klebermasse, durch Schwallbenetzung usw. erfolgen. Bei geeigneter Materialkombination kann auch ein Füllen der Zwischenräume zwischen Gegenhalter, Kabel und Substrat durch Einziehen eines am Rand der Klebefläche aufgebrachten Klebers aufgrund von Kapillarkräften vorge­ sehen sein.

Die Klebefläche des Gegenhalters G ist größer gewählt als die Klebefläche des Kabelendes, so daß eine Teilfläche des Gegenhalters auch direkt mit dem Substrat verklebt wird. Vorzugsweise ragt der Gegenhalter beidseitig über die Sei­ tenkanten des Kabelendes hinaus. Der Gegenhalter ist bei Verwendung eines UV-härtenden Klebers vorzugsweise aus Glas und bei Verwendung eines thermisch härtenden Klebers vorzugsweise aus Keramik oder einem anderen harten Mate­ rial.

Prinzipiell ist die Anwendung eines anisotrop leitfähigen Klebers nur zwischen den freigelegten Leitern und den Kon­ taktflächen des Substrats notwendig und auf der Seite des Gegenhalters kann ein Kleber ohne die leitfähigen Partikel T eingesetzt werden. Zur Vereinfachung des Verfahrens wird aber häufig die Verwendung einer einheitlichen Klebermasse mit den Partikeln T vorteilhafter sein.

Wenn das Kabel ende in Klebermasse eingebettet zwischen Ge­ genhalter und Substrat eingefügt ist, werden Substrat und Gegenhalter gegeneinander gepreßt. Dabei werden die zwi­ schen den Leitern L des Kabels und den Leiterbahnen P des Substrats befindlichen Partikel T zusammengepreßt und bil­ den eine Mehrzahl einzelner Kontaktstellen.

Der Gegenhalter gewährleistet einen gleichmäßigen und gleichbleibenden Anpreßdruck während der Aushärtung des Klebers und verbleibt danach als für das Kabel zugentla­ stendes Element auf dem Substrat und dem Kabel.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht im Klebebereich des Kabelendes Durchbrüche D durch das Kabelträgermaterial am Kabelrand und/oder zwischen den einzelnen Leitern vor. Hierdurch entstehen mit dem diese Durchbrüche ausfüllenden Klebermaterial weitere direkte Verklebungen des Gegenhal­ ters mit dem Substrat die als formschüssige Verbindungen des Kabels mit dem ausgehärteten Kleber wirken und insbe­ sondere bei schlecht klebbaren Kabelträgermaterialien wie z. B. Teflon oder Kapton einen wesentlichen Beitrag zur Fi­ xierung der Kabelposition und der Zugentlastung des Kabels leisten können.

Claims (7)

1. Verfahren zum Anschluß eines flexiblen Verbindungsele­ ments an ein Substrat mit Kontaktierung zwischen elektri­ schen Leitern des Verbindungselements und Kontaktflächen des Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbin­ dungselement mit freigelegten Leitern zwischen das Sub­ strat und einen Gegenhalter in einen anisotrop leitfähigen Kleber eingebettet und unter Anpreßdruck zwischen Substrat und Gegenhalter mit diesen verklebt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebefläche des Gegenhalters über die Klebefläche des Verbindungselements hinausragend bemessen wird und der Ge­ genhalter auf den überstehenden Flächen mit dem Substrat verklebt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Verbindungselement mit Durchbrüchen im Kle­ bebereich verwandt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungselement mit nur auf ei­ ner Kabelseite freigelegten Leitern verwandt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein UV-härtbarer Kleber eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermisch härtbarer Kleber einge­ setzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das Material des Gegenhalters Glas oder Keramik gewählt wird.