DE19531970A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zumindest zwei elektrischen Leitern, von denen einer auf einem Trägersubstrat angeordnet ist - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zumindest zwei elektrischen Leitern, von denen einer auf einem Trägersubstrat angeordnet istInfo
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Description
Bei der Montage elektronischer und elektrischer Bauteile müs
sen diese Bauteile regelmäßig mit Leitern oder Leiterbahnen
elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden. Sol
che Bauteile können neben Halbleiterchips auch Leitungsbau
elemente wie beispielsweise gewickelte Spulen oder auf einem
Trägersubstrat angeordnete planare Spulen sein. Zur Herstel
lung kontaktloser Chipkarte kann beispielsweise als Zwischen
produkt ein auf einem elektrisch leitenden Leadframe angeord
neter Halbleiterchip mit einer auf einer Trägerfolie mittels
Laminier- und Ätztechnik aufgebrachten planaren Antennenspule
verbunden werden, indem sowohl der Chip als auch die Spule
mit dem Leadframe verbunden werden.
Die Verbindung der zwei Metalle erfolgt hierbei üblicherweise
mittels Druck durch ein geeignetes Werkzeug, wie beispiels
weise einem Fügestempel, wobei vorzugsweise Ultraschall
und/oder Wärme als zusätzliche Energiequelle genutzt werden.
Das Werkzeug muß hierbei jedoch mit einem der zu verbindenden
Partner in Kontakt kommen, wobei die Partner zwangsläufig
auch miteinander in Kontakt sein müssen. Dabei stellt es ein
Problem dar, wenn einer der Partner auf einem Trägersubstrat
aufgebracht ist.
Bei auf dem Markt erhältlichen Lösungen ist es beispielsweise
bekannt, im Trägersubstrat an den zu verbindenden Stellen ei
nen Durchbruch vorzusehen, und durch diesen Durchbruch eine
leitende Verbindung von der Ober- zur Unterseite des Träger
substrats zu schaffen, so daß bei Druck auf die Oberseite der
leitende Bereich der Unterseite mit dem zu verbindenden Mate
rial in Kontakt kommt und sich dabei mit diesem verbindet.
Es ist auch bekannt, eine Leiterbahn auf dem Trägersubstrat
über einen Durchbruch im Trägersubstrat hinwegzuführen. Das
Fügewerkzeug deformiert dann bei Ausübung eines Drucks die
Leiterbahn und führt sie durch den Durchbruch zum zu verbin
denden Material.
In beiden beschriebenen Fällen muß jedoch das Trägersubstrat
vorbereitet werden. Diese Vorbereitung, wie beispielsweise
das Anbringen eines Durchbruchs, erfordert zum Teil einen
sehr genau positionierten Bearbeitungsvorgang und ist daher
generell mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht somit darin, ein
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zumindest
zwei elektrischen Leitern, von denen einer auf einem Trä
gersubstrat angeordnet ist, anzugeben, bei dem keine Vorbe
reitung des Trägersubstrats erforderlich ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an
gegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft bei
Einsatz von Trägersubstraten mit niedriger Temperaturleitfä
higkeit genutzt werden, da in erfindungsgemäßer Weise die
gleiche Energiequelle, die für die mechanische Energieein
bringung zur eigentlichen Verbindung der beiden elektrischen
Leiter eingesetzt wird, auch für das Aufschmelzen des
Trägersubstrats dient. Auf diese Weise ist es möglich, unter
Aufschmelzen des Materials des Trägersubstrats, die beiden
elektrischen Leiter ohne besondere Vorbereitung und
Vorbehandlung des Trägers auf einfache und somit kostengün
stige Weise miteinander zu verbinden. Diese erfindungsgemäße
Art der Verbindungstechnik hat den besonderen Vorteil, daß
der Prozeßablauf sehr einfach automatisierbar ist und dabei
aufwendige Arbeitsschritte eingespart werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie
len mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 und 2 eine erste Variante und
Fig. 3 und 4 eine zweite Variante des erfindungsge
mäßen Verfahrens.
Gemäß Fig. 1 ist auf einer Unterlage 1 ein erster Fügepart
ner 2, der beispielsweise ein Leadframe sein kann, angeord
net. Ein zweiter Fügepartner besteht aus einem Trägersubstrat
3, auf dem eine Leiterbahn 4 beispielsweise in Form einer
planaren Spule aufgebracht ist. Mittels eines Werkzeugs 5
soll diese Leiterbahn 4 mit dem ersten Fügepartner 2 verbun
den werden. Hierzu wird Energie mittels Druck und Wärme
und/oder Ultraschall zugeführt, so daß die beiden Fügepartner
2, 3′ und 4 miteinander in Kontakt kommen. Das Werkzeug 5 er
wärmt dabei beim Aufsetzen auf den Leiter 4 über die Wärme-
und/oder Ultraschalleinkopplung das darunterliegende Träger
material 3. Bei entsprechendem Druck wird der Leiter 4 auf
den darunterliegenden ersten Fügepartner 2 gedrückt und mit
diesem verbunden. Diesen Zustand zeigt Fig. 2. Es wäre na
türlich auch möglich, die zum Aufschmelzen des Trägermaterial
als erforderliche Wärmeenergie mittels eines Laserstrahls
zuzuführen.
Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei
dem der auf dem Trägersubstrat 3 aufgebrachte Leiter 4 direkt
mit dem ersten Fügepartner 2 in Kontakt kommt und das Werk
zeug 5 auf das Trägersubstrat 3 aufsetzt, ist in den Fig.
3 und 4 dargestellt. Gleiche Elemente wie in den Fig. 1
und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Fügestempel 5 erwärmt beim Aufsetzen auf den Substratträ
ger 3 das Trägermaterial. Das schmelzende Trägermaterial 3
wird unter entsprechender mechanischer Krafteinkopplung ver
drängt. Der Kontakt zum ersten Fügepartner 2 kann hergestellt
und somit die eigentliche Metallverbindung eingeleitet wer
den.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen abhängig
von den geometrischen und materialspezifischen Kenngrößen der
Leiter 2, 4 und des Trägersubstrats 3. Es ist ebenso möglich,
mehrere elektrische Leiter auf entsprechenden Trägersubstra
ten miteinander in einem Arbeitsschritt zu kontaktieren. Das
Trägersubstrat sollte in vorteilhafter Weise einen möglichst
geringen Schmelzpunkt und der elektrische Leiter auf dem Trä
gersubstrat einen guten Wärmeleitwert aufweisen. Die zu ver
bindenden Leiter sollten gut legierbare Oberflächen aufwei
sen, um bei bereits geringer Temperatur eine Verbindung zu
ermöglichen.
Claims (7)
1. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen zu
mindest einem mit einem ersten elektrischen Leiter gebildeten
ersten Fügepartner (2) und einem auf einem Trägersubstrat (3)
aufgebrachten und mit diesem einen zweiten Fügepartner bil
denden zweiten Leiter (4)
dadurch gekennzeichnet,
daß die zumindest zwei Fügepartner (2, 3 und 4) durch Zufüh
ren von mechanischer Energie zu einem Werkzeug (5) mittels
diesem zunächst in Kontakt gebracht werden und anschließend
das Trägersubstrat (3) durch zusätzliches Zuführen von Wärme
im Bereich des Werkzeugs (5) aufgeschmolzen wird und dadurch
dem Werkzeug (5) weicht, so daß die zumindest zwei elektri
schen Leiter (2, 4) mittels des Werkzeugs (5) miteinander
verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Leiter (4) auf der Oberseite des Träger
substrats (3) aufgebracht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Leiter (4) auf der Unterseite des Träger
substrats (3) aufgebracht ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Werkzeug (5) zugeführte Energie mechanischer
Druck ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Wärme mittels eines Lasers zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Wärme dem Werkzeug direkt durch Erwärmung zugeführt
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Wärme den Fügepartnern (2, 3 und 4) durch Zuführen
von Ultraschallenergie zu dem Werkzeug (5) zugeführt wird.
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Publication number | Publication date |
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WO1997008925A1 (de) | 1997-03-06 |
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