DE19708325A1 - Adhesive joint method of electrically conductive assembly components - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden von elektrisch leitenden Fügeteilen, bei dem die Verbindung als Folge weiterer Fügeprozesse modifiziert und endgültig hergestellt wird.The invention relates to a method for electrically conductive connection of electrically conductive joining parts, in which the connection as a result other joining processes are modified and finally manufactured.
Verfahren dieser Art werden angewendet, um Spulendrähte mit Anschlüs sen von elektronischen Bauelementen insbesondere in kontaktlosen Chipkarten bzw. in plastikumhüllte Chipkarten mit mindestens einer zweiten Anschlußebene herzustellen.Methods of this type are used to make coil wires with connectors sen of electronic components especially in contactless Chip cards or in plastic-encased chip cards with at least one establish second connection level.
Kontaktlose Chipkarten nutzen als Empfangsantennen geätzte, gedruckte drahtgewickelte oder drahtverlegte Antennen.Contactless chip cards use etched, printed, as receiving antennas wirewound or wired antennas.
Im allgemeinen befinden sich Chipmodul und Antennen zwischen laminier fähigen Plastikfolien. Durch Laminieren wird zwischen den Plastikfolien ein unlösbarer Verbund erzielt, gleichzeitig drücken sich Chipmodul und Antenne in die beim Laminieren zähflüssigen thermoplastischen Folien ein. In general, the chip module and antennas are between laminated capable plastic films. By laminating between the plastic films achieved an indissoluble bond, at the same time the chip module and Antenna in the viscous thermoplastic films when laminating.
Dabei und auch bei der nachfolgenden Benutzung der Karte werden mecha nische Drücke auf Antenne, Chipmodul und die Verbindungsstelle von Chipmodulkontaktfläche zu Antennenanschluß ausgeübt. An der Verbin dungsstelle wirken mechanische Kräfte, die sowohl die Antennen als auch auf das Chipmodul beim Laminieren in der Lage zueinander verschieben. Andererseits ist man bestrebt die Verbindungsstelle volumenmäßig so klein als möglich zu halten, um den Einfluß auf die optische Qualität der Karte nach dem Laminieren zu vermindern.Thereby and also when using the card subsequently, mecha pressures on the antenna, chip module and the connection point of Chip module contact surface exercised to antenna connection. At the verbin mechanical forces acting both on the antennas and to the chip module when laminating able to move to each other. On the other hand, the connection point is so small in volume as possible to influence the optical quality of the card diminish after lamination.
Nach US 5,237,130 können Halbleiterchips mit Epoxy- oder Polyimid-Kontakt bügeln versehen werden und direkt auf Leiterbahnen kontaktiert werden. Es ergeben sich aber relativ bruchanfällige, starre Verbindungen, die beim nachfolgenden Laminieren der Plastikkarte infolge mechanischer Belastung bei Nutzung der Karte der Gefahr der Zerstörung ausgesetzt wird.According to US 5,237,130, semiconductor chips with epoxy or polyimide contact ironed and contacted directly on conductor tracks will. But there are relatively fragile connections that are prone to breakage, the subsequent laminating of the plastic card due to mechanical Exposure to the card is exposed to the risk of destruction becomes.
Weiterhin bekannt ist das Verfahren des Anlötens des von Drahtkontakten an die Chipmodulanschlüsse, wie es z. B. von der Fa. Westinghouse, USA, praktiziert wird. Nachteilig sind die Aufwendungen bei der Vorbereitung und Realisierung der Lötstellen und die Größe der Lötstellen.The method of soldering wire contacts is also known to the chip module connections, as z. B. from Westinghouse, USA, is practiced. The preparation costs are disadvantageous and realization of the solder joints and the size of the solder joints.
In DE 43 29 708 gibt die Fa. Armatech GmbH & Co KG ein Verfahren zum Thermokompressionsschweißen von lackisolierten Drähten auf Chipmodulkontaktflächen an. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die hohe Temperaturbelastung des Substrates bzw. der Chipmodulflächen und der hohe apperative Aufwand. Armatech GmbH & Co KG gives a method in DE 43 29 708 for thermocompression welding of enamelled wires Chip module contact surfaces. The disadvantage of this method is the high level Thermal stress on the substrate or the chip module surfaces and the high apperative effort.
Weiterhin ist in DE 43 37 920 eine Anordnung zur Erzielung eines perma nenten elektrischen Druckkontaktes beschreiben. Diese Anordnung ist jedoch nur für relativ große Kontaktflächen auf bei Laminiertemperatur nicht erweichenden Substratoberflächen anwendbar.Furthermore, in DE 43 37 920 there is an arrangement for achieving a perma Describe essential electrical pressure contact. This arrangement is however only for relatively large contact areas at laminating temperature non-softening substrate surfaces applicable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Chipmodul und einem Anschluß stück anzugeben, welches mit einfachen Mitteln vollautomatisch durchzu führen ist, eine sehr hohe Produktivität aufweist, wobei die Verbindungsstelle ein minimiertes Volumen aufweist, keine unzulässigen thermischen Belastungen vom Substrat und Chipmodul o.ä, bewirkt und wobei die Verbindungsstelle und die Kontaktpartner beim nachfolgenden Plastumhüllen ihre endgültige Lage zueinander einnehmen und gleichzeitig die beabsichtigte Verbindungsqualität entsteht.The invention has for its object a method for manufacturing an electrical connection between the chip module and a connector piece to specify, which can be carried out fully automatically with simple means lead, has a very high productivity, the Connection point has a minimized volume, no impermissible thermal loads from the substrate and chip module or the like, causes and the liaison office and the contact partners in the following Plastic envelopes take their final position with respect to each other and at the same time the intended connection quality arises.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe durch folgende Verfah
rensweise:
Zwischen die Flügelflächen von beiden elektrisch leitend zu fügenden
Teilen wird ein thermoplastischer oder temperaturstufenweise härtbarer,
mit einer erforderlichen Schmelz- bzw. Reaktionstemperatur und -zeit, die
dem Prozeßregime der nachfolgenden Laminier- oder Plastumhüllungs
schritte entspricht, Kleber gebracht, die Fügeflächen der Fügeteile werden
zueinander positioniert, die an sich im folgenden Laminierschritt zu
laminierenden Flächen der Isolierteile bzw. die an sich im folgenden
Plasthüllungsschritt den Formraum bildenden Formwände pressen als
Spannflächen die Fügeteile gegeneinander, heizen den Kleber auf Schmelz-
bzw. Reaktionstemperatur auf, bringen die Fügeteile infolge des schmel
zenden Klebers des Zusammenpressens in die endgültige Lage und fixieren
die Fügeteile durch das ebenfalls unter dem Laminier-Preßdruck geringfü
gig fließende und den Raum um die Fügeteile ausfüllende Material der
Isolierteile bzw. durch den in den Formraum heim Plastumhüllungsschritte
eingespritzten Kunststoff und schließen sie hermetisch ein.According to the invention, the object is achieved by the following procedure:
Between the wing surfaces of both parts to be electrically conductively joined, a thermoplastic or temperature-hardenable, with a required melting or reaction temperature and time, which corresponds to the process regime of the subsequent lamination or plastic wrapping steps, adhesive is brought, the joining surfaces of the parts to be joined to one another positioned, the surfaces of the insulating parts to be laminated in the following lamination step, or the mold walls forming the mold space in the following plastic wrapping step, press the joining parts against one another as clamping surfaces, heat the adhesive to the melting or reaction temperature, bring the joining parts as a result of the melting Adhesive of the pressing together in the final position and fix the parts to be joined by the material of the insulating parts, which also flows slightly under the laminating pressure and fills the space around the parts to be joined, or by the plastic envelope at home in the molding space steps and hermetically enclose them.
Vorteilhaft ist es die Fügeteile bereits bei niedriger Temperatur bzw. gerin ger Zeit als die der endgültigen Schmelz bzw. Reaktionstemperatur und -zeit vorzufixieren. Dadurch können im Verbindungsprozeß Vorteile bzgl. Fügeteillage zueinander erzielt werden.It is advantageous for the parts to be joined even at a low temperature or low time than that of the final melting or reaction temperature and - pre-fix time. This can have advantages in the connection process. Joint position can be achieved to each other.
Ferner ist es vorteilhaft als Kleber einen elektrisch leitfähigen Kleber zu verwenden. Damit wird eine hohe Kontaktschicht erzielt, sofern die Fügeflächen sich nicht oder nur an wenigen Punkten direkt berühren.It is also advantageous to use an electrically conductive adhesive as an adhesive use. A high contact layer is thus achieved, provided that Do not touch the joining surfaces or only touch them directly at a few points.
Auch ist es vorteilhaft den Kleber als Flüssigkleber auf ein Fügeteil aufzu bringen, da vorzuhärten bzw. anzutrocken und anschließend unter Erwär men dieses Fügeteiles die Vorfixierung auf dem anderen Fügeteil vorzunehmen.It is also advantageous to apply the adhesive as a liquid adhesive to a part to be joined bring, pre-harden or dry and then heat of this part to be pre-fixed on the other part to make.
So läßt sich der Vorfixiervorgang als reiner Bestückungsschritt durchfüh ren.So the pre-fixing process can be carried out as a pure assembly step ren.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angege ben.Further advantageous refinements are specified in the subclaims ben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine Reihe von
Vorteilen aus:
Die Vorbereitung der Fügeflächen (Beschichten und Vortrocknen des
Klebers) kann vollautomatisch und mit relativ geringem apparativen
Aufwand erfolgen, die Vorfixierung ist als reiner Bestückungsschritt durch
führbar, die Verbindungsstelle stellt sich exakt nach den umgebenden
Isolier- bzw. Formflächen her und sie wird, da sie erst endgültig im eigent
lich nachfolgenden Schritt hergestellt wird, nicht durch
Materialverschiebungen beim Laminieren oder beim Schließen des
Formraumes belastet oder zerstört. Schließlich wird die Verbindungsstelle
bereits in Zeitpunkt des Entstehens durch Kunststoffe herrnetisch einge
schlossen und in ihrer Lage fixiert. Der Kleber verbindet die Fügeflächen
und verhindert gleichzeitig ein Eindringen von Material der Isolierteile
bzw. Kunststoff zwischen die Fügeflächen.The method according to the invention is characterized by a number of advantages:
The preparation of the joining surfaces (coating and pre-drying of the adhesive) can be done fully automatically and with relatively little expenditure on equipment, the pre-fixing can be carried out as a mere assembly step, the connection point is made exactly according to the surrounding insulating or molded surfaces and it becomes, as it is is finally manufactured in the actual Lich subsequent step, not burdened or destroyed by material shifts when laminating or when closing the mold space. Finally, the connection point is already enclosed by a magnetic table at the time of its creation and fixed in its position. The adhesive connects the joining surfaces and at the same time prevents material from the insulating parts or plastic from penetrating between the joining surfaces.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is described below using two exemplary embodiments explained in more detail. In the accompanying drawings:
Fig. 1 einen Schnitt durch zwei Fügeteile mit dazwischen liegender Kleberschicht vor dem Plastumhüllen, Fig. 1 shows a section through two joined parts with intermediate adhesive layer before Plastumhüllen,
Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellten Fügeteile beim Plastumhüllen, Fig. 2 is a sectional view of the illustrated in Fig. 1 when adherends Plastumhüllen,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine thermoplastische Isolierschicht mit einge legtem Fügeteil und darüber vorfixiertem weiterem Fügeteil und Fig. 3 shows a section through a thermoplastic insulating layer with inserted joining part and pre-fixed further joining part and
Fig. 4 einen Schnitt durch zu laminierende thermoplastische Isolierschich ten mit dazwischenliegenden endgültig elektrisch leitend verbundenen Fügeteilen zum Schluß des Laminiervorganges. Fig. 4 shows a section through to be laminated thermoplastic Isolierschich th with intermediate finally electrically connected joining parts at the end of the lamination process.
In Fig. 1 stellt das Fügeteil 4 einen Teil eines silberbeschichteten lead frames dar. Auf der Fügefläche 1 des Fügeteiles 4 ist in einer nach dem Vortrocknen des Klebers 3 sich ergebenden Dicke von größter oder gleich 50 µm ein bei 180 . . . 200°C optimal schmelzender und die Fügeflächen benetzender thermoplastischer Kleber 3, z. B. der silbergefüllte Kleber . . . 81 der Fa. AIT/ durch Dispensen aufgebracht. Auf dem Kleber 3 ist das metallische, vergoldete Fügeteil 5, welches ein Kontaktstück darstellt, durch kurzes Andrücken bei ca. 170° . . . 180°C vorfixiert.In FIG. 1, the joining part 4 represents part of a silver-coated lead frame. On the joining surface 1 of the joining part 4 , a thickness of greater than or equal to 50 .mu.m that results after the predrying of the adhesive 3 is 180. . . 200 ° C optimally melting and wetting the joining surfaces thermoplastic adhesive 3 , z. B. the silver-filled adhesive. . . 81 from AIT / applied by dispensing. On the adhesive 3 is the metallic, gold-plated joining part 5 , which represents a contact piece, by pressing it briefly at approx. 170 °. . . Pre-fixed at 180 ° C.
Der lead frame soll mit Duroplast umhüllt werden.The lead frame should be covered with thermoset.
Fig. 2 stellt die Situation nach dem Umhüllen dar. Infolge des Schließdruc kes und der Temperatur von ca. 190° der oberen Formwand 8 und der unteren Formwand 9 werden die beiden Fügeteile 4 und 5 gegeneinander gedrückt und sie schließen bündig mit den jeweiligem Formwänden 8, 9 ab. Der zähflüssige Kleber 3 wird soweit herausgequetscht, bis die Form vollständig geschlossen ist. Durch Transfermolding wird flüssiger Kunst stoff 6, in den verbliebenen Formraum 7, der durch Werkzeugunterteile 15 gebildet wird, eingespritzt. Der Duroplast 6 geliert und härtet aus und schließt die Fügeteile 4, 5 und den Kleber 6 fest in sich ein. Während des Traunsfermoldingzyklus hat der thermoplastische Kleber 3 ausreichend Zeit und genügend hohe Reaktionstemperatur, um die Fügefläche A1 und Fügefläche B2 ausreichend zu benetzen. Da der einzuspritzende Kunststoff 6 eine geringere Viskosität aufweist als der aufgeschmolzene thermoplasti sche Kleber 3, tritt ein Wegspülen des Klebers 3 nicht auf. Fig. 2 shows the situation after wrapping. As a result of the closing pressure and the temperature of approximately 190 ° of the upper mold wall 8 and the lower mold wall 9 , the two joining parts 4 and 5 are pressed against one another and they close flush with the respective mold walls 8 , 9 from. The viscous adhesive 3 is squeezed out until the mold is completely closed. By transfer molding, liquid plastic material 6 is injected into the remaining mold space 7 , which is formed by tool lower parts 15 . The thermoset 6 gels and hardens and firmly encloses the joining parts 4 , 5 and the adhesive 6 . During the Traunsfer molding cycle, the thermoplastic adhesive 3 has sufficient time and a sufficiently high reaction temperature to adequately wet the joining surface A1 and joining surface B2. Since the plastic 6 to be injected has a lower viscosity than the melted thermoplastic adhesive 3 , washing away of the adhesive 3 does not occur.
Nach dem Entformen steht ein Formteil zur Verfügung, das in Verlänge rung des waagerechten Fügeteiles A4 ein Anschluß 12 und gleichzeitig auf der Oberseite des Formteiles eine Kontaktfläche 13 aufweist. Somit lassen sich Kontakte eines Halbleitchips in 2 Ebenen eines Formteiles realisieren.After removal from the mold, a molded part is available which has a connection 12 in the extension of the horizontal joining part A4 and at the same time has a contact surface 13 on the upper side of the molded part. In this way, contacts of a semiconductor chip can be realized in two levels of a molded part.
Fig. 3 zeigt eingedrückt in eine thermoplastisches, flächiges Isolierteil A10 ein Fügeteil A4, welches im Beispiel ein metallisch blankes, versilber tes Stück einer Antennenspule darstellt. Fügeteil B5 stellt ein Anschlußpin eines Chipgehäuses dar, die Anschlußpins wurden bereits im lead frame Verband vor dem Heraustrennen der Gehäuse aus dem lead frame mittels Disponsen mit z. B. silbergefülltem Kleber . . . der Fa. AIT beschichtet, der Kleber wurde vorgetrocknet. Fig. 3 shows pressed into a thermoplastic, flat insulating part A10 a joining part A4, which in the example represents a bare, silver-plated piece of an antenna coil. Joining part B5 represents a connection pin of a chip housing, the connection pins were already in the lead frame assembly before the housing was removed from the lead frame by means of dispositions with e.g. B. silver filled adhesive. . . from AIT, the adhesive was pre-dried.
Nach dem Heraustrennen der Gehäuse aus dem leadfram-Verband sind die Anschlußpins kurzzeitig auf 150°C aufgeheizt und durch den etwas aufge schmolzenen Kleber 3 sowohl auf dem Isolierteil A10 als auch auf dem Fügeteil A4 vorfixiert werden.After removing the housing from the leadfram assembly, the connection pins are briefly heated to 150 ° C and pre-fixed by the slightly melted adhesive 3 on both the insulating part A10 and the joining part A4.
Anschließend erfolgt nach Auflegen eines weiteren thermoplastischen flächigen Isolierteiles B11 und Zusammenpressen der Isolierteile 10, 11 durch parallele, flächige und auf ca. 150°C beheizte Formwände 8, 9 das Laminieren der Isolierteile 10, 11.Then, after placing another thermoplastic flat insulating part B11 and pressing the insulating parts 10 , 11 together, the insulating parts 10 , 11 are laminated by means of parallel, flat shaped walls 8 , 9 heated to approximately 150 ° C.
Fig. 4 stellt die Situation beim Abschluß des Laminierens dar. Unter dem Druck der zähflüssigen Isolierteile 10, 12 sind die Fügeteile 4 und 5 zusam mengepreßt und in ihrer Lage zueinander verändert und etwas in Richtung Isolierteil A10 verschoben worden. Fig. 4 shows the situation at the end of the lamination. Under the pressure of the viscous insulating parts 10 , 12 , the joining parts 4 and 5 are pressed together and changed in their position to one another and shifted somewhat in the direction of the insulating part A10.
Dabei trat auch der erwünschte Direktkontakt 16 zwischen den beiden Fügeteilen 4; 5 auf. Zur Unterstützung dieses Direktkontaktes 16 ist es vorteilhaft eventuelle Schneidgrate an den Fügeteilen 4, 5 so anzulegen, daß sie in Richtung Fügepartner zeigen. Der Kleber 3 ist breitgequetscht und benetzt relativ große Flächen an Fügeteil 4 und 5. The desired direct contact 16 also occurred between the two joining parts 4 ; 5 on. To support this direct contact 16 , it is advantageous to place any cutting burrs on the joining parts 4 , 5 in such a way that they point in the direction of the joining partner. The adhesive 3 is squeezed wide and wets relatively large areas on the joining part 4 and 5 .
11
Fügefläche A
Joining area A
22nd
Fügefläche B
Joining surface B
33rd
Kleber
Glue
44th
Fügeteil A
Joining part A
55
Fügeteil B
Joining part B
66
elektrisch isolierender Kunststoff
electrically insulating plastic
77
Formraum
Molding space
88th
obere Formwand
upper mold wall
99
untere Formwand
lower mold wall
1010th
Isolierteil A
Insulating part A
1111
Isolierteil B
Insulating part B
1212th
Anschluß
Connection
1313
Kontaktfläche
Contact area
1414
Formwerkzeugoberteil
Mold top
1515
Formwerkzeugunterteil
Mold lower part
1616
Direktkontaktstelle
Direct contact point
Claims (8)
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