DE2831984A1

DE2831984A1 - Elektrische verbindung zwischen zwei auf getrennte traeger aufgebrachten elektrischen schaltkreisen

Info

Publication number: DE2831984A1
Application number: DE19782831984
Authority: DE
Inventors: Yoshitomo Kitanishi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1978-07-20
Publication date: 1979-02-01
Also published as: US4731503A

Description

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BESCHREIBUNG

Erfindungsgegenstand ist ein Verbindungsart zur elektrischen und mechanischen Verbindung zweier mit elektri- -'-; sehen Schaltkreisen versehener Träger oder zwischen einem solchen Schaltkreisträger und einer anderen Baugruppe, beispielsweise einer Anzeigevorrichtung zur Informationsdarstellung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Verbindung für flexible Schaltkreisträger.

Für flexible Schaltkreisträger mit einem festgelegten Verdrahtungsmuster sind im wesentlichen zwei Arten von Anschlußelementen bekannt:

1. Ein Vielfach-Steckanschluß (Multi-Pin-Anschluß) ist mit einer Endkante eines mit einem festgelegten Verdrahtungsmuster versehenen flexiblen Schaltkreisträger verbunden und ein anderer damit zu verbindender Schaltkreisträger - flexibel oder als Steckkarte - wird in die Vielfachsteckverbindung eingesteckt. Die Fig. 1 zeigt eine solche Vielfach-Steckverbindung 3, und zwar an beiden Enden eines Anschlußbereichs auf einem flexiblen Schaltkreisträger 1, der mit einem gewünschten Leitungsmuster versehen ist. Der Vielfach-Stecker weist eine bestimmte Anzahl von öffnungen auf, in die festgelegte begrenzte Kontaktbereiche 6 einer Schaltkreisplatte 5 mit gedruckten Leiterzügen eingreifen.

2. Ein flexibler Schaltkreisträger weist an gegenüberliegenden Endkanten überstehende Anschlußdrähte auf, die direkt mit zugeordneten Anschlußbereichen eines anderen Schaltkreisträgers durch Löten verbunden werden. Die Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für diese

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Verbindungstechnik. In Fig. 2(a) weist ein flexibler Schaltkreisträger 7 eine bestimmte Anzahl von Kontaktstreifen oder Kontaktdrähten 9, 10 auf, die an beiden Enden über die Kanten 11, 12 des flexiblen Schaltkreisträgers 7 überstehen. Wie sich aus der Schnittdarstellung der Fig. 2(b) ersehen läßt, werden die überstehenden Anschlußdrähte in öffnungen 14 eines anderen Schaltkreisträgers 13 eingesteckt und mittels Löten (Lötverbindung 15) verbunden, so daß eine feste Verbindung zwischen einem der Anschlüsse 9 und einem anderen am Schaltkreisträger 13 ausgebildeten Anschluß 16 hergestellt ist.

Die ersterwähnte Art von Verbindungselementen ist wegen ihres vergleichsweise großen Raumbedarfs, wegen ihres komplazierten Aufbaus und hohen Preises nur für einzelne Anwendungsfälle günstig; für in Massenfertigung herzustellende Schaltkreise mit räumlich kleinem Aufbau kommt sie kaum in Frage. Die zweitbeschriebene Art von Schaltkreisverbindungen verlangt erhebliche Einschränkungen bei der Auswahl von möglichen Materialien für die flexiblen Schaltkreisträger und die Vorbereitung des Lötprozesses ist vergleichsweise arbeitsaufwendig. Wegen der hohen Wärmebelastung beim Lötprozess kommen nur Materialien in Frage, die solche Temperaturen aushalten, beispielsweise Polyimide und PoIyamide. Flexible Materialien die sich aus anderen Gründen als Schaltkreisträger eignen würden, können nicht oder nur unter besonderen Schutzmaßnahmen verwendet werden, da ihre Wännebeständigkeit zu gering ist.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine neue Art der Verbindung von mehreren Schaltkreisen zu schaffen, die auf getrennten Trägern aufgebracht sind.

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Erfindungsgemäße Lösungsvorschläge für diese Aufgabe sind in den Patentansprüchen angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird ein elektrisch leitender Schmelzkleber zwischen begrenzte Kontaktbereiche eines Schaltkreismusters, beispielsweise auf einem flexiblen Schaltkreisträger und den zugeordneten Gegenstücken eines anderen Schaltkreisträgers aufgebracht. Durch kurzzeitiges Erwärmen und anschließendes Abkühlen des elektrisch leitenden Schmelzklebers werden die miteinander zu verbindenden Kontaktbereiche mechanisch fest verklebt und in elektrisch gut leitende Verbindung miteinander gebracht.

um die physikalische Festigkeit der elektrischen Verbindungen noch zu verbessern, ist es von Vorteil, die nicht miteinander zu verbindenden Bereiche, also beispielsweise die Bereiche zwischen Kontaktstellen mit einem elektrisch nicht leitenden Schmelzkleber zu versehen, so daß abwechselnd leitende und nicht leitende Schmelzkleberabschnitte vorhanden sind.

Als leitende Schmelzklebermasse kommen herkömmliche Schmelzkleber-Verbindungen in Frage, in denen leitende Partikel dispergiert sind, beispielsweise leitende Kohlenstoffpartikelchen .

Bevorzugt eignet sich die Verbindung für das Anschließen und Verbinden von integrierten Schaltkreisen, sogenannten LSI-Chips, die auf einem flexiblen Schaltkreisträger aufgebracht sind. Das Auftragen des elektrisch leitenden Schmelzklebers auf die einzelnen begrenzten Kontaktbereiche kann in bekannter Siebdrucktechnik erfolgen. Durch Wärme und vergleichsweise geringen Druck erfolgt die Verbindung in gleicher Weise wie für einen elektrisch nicht leitenden Schmelzkleber. Der

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flächenmäßig begrenzte Auftrag kann auf die Kontaktbereiche des einen anzuschließenden Schaltkreisträgers, beispielsweise einer starren Schaltkreisplatte erfolgen. Der Auftrag kann auch auf beide zu verbindende Abschnitte der beiden Schaltkreisträger vorgenommen werden. Anschließend wird der geschmolzene Kleberbereich abkühlen gelassen, um in bekannter Weise die Verfestigung zu bewirken. Nach dem Abkühlen sind die beiden zu verbindenden Schaltkreise sowohl elektrisch als auch mechanisch fest miteinander verbunden.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Perspektivansicht eines bereits erläuterten Beispiels einer bekannten Verbindungsart für Schaltkreise auf getrennten Trägern; Fig. 2(a) und 2(b) die Perspektivdarstellung bzw. die Schnittansicht einer anderen Verbindungsart für Schaltkreise auf unterschiedlichen Trägern; Fig. 3 die Perspektivansicht einer Ausführungsform einer

erfindungsgemäßen Verbindungsart;

Fig. 4 bis 6 Perspektivdarstellungen anderer zu bevorzugender Ausführungsformen der Erfindung und Fig. 7 bis 9 Perspektivdarstellungen und eine Schnittdarstellung einer noch anderen Ausführungsform eines Verbindungsstücks gemäß der Erfindung.

Wie bekannt, ist ein Schmelzkleber eine bestimmte Art einer thermoplastischen Klebemasse, die normalerweise, also bei Raumtemperatur fest ist und bei Erwärmung in den schmelzflüssigen Zustand übergeht. Wird der Kleber nach dem Erwärmen abkühlen gelassen, so verfestigt er sich und zeigt eine gute Klebewirkung. Die Zusammensetzung des Schmelz-

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klebers besteht vorzugsweise aus thermoplastischem Kunstharz , das bei Raumtemperatur zu 100% in den Festzustand übergeht. Während andere Arten von Klebern sich beispielsweise aufgrund des Verdampfens eines Lösungsmittels oder einer chemischen Reaktion verfestigen, zeigt Schmelzkleber die für viele Anwendungsfälle vorteilhafte Eigenschaft, daß er sich innerhalb mehrerer bis zu mehreren zehn Sekunden nach dem Erwärmen und anschließenden Abkühlen verfestigt (eine zwangsweise Abkühlung ist nicht erforderlich), da die Klebemasse nur Feststoffmaterial und kein Lösungsmittel oder Wasser enthält. Schmelzkleber bestimmter Zusammensetzung eignen sich daher gut für auf hohen Durchsatz ausgerichtete rasche Herstellungsprozesse von vielen Massengütern, Dabei kommt noch hinzu, daß Schiuelzkleber sich für eine große Anzahl unterschiedlicher Anwendungsgebiete und Gegenstände eignen, ohne dabei das zu verbindende Material anzugreifen, da prinzipiell nur thermoplastische Kunstharz -Bestandteile enthalten sind. Beispielsweise enthalten heute handelsübliche Schmelzkleber Chlorocrine-Harz, Phenolharz, Polyimidharz, Polyamidharz-und/oder Polyesterharz. Alle diese Harze sind normalerweise elektrisch nicht leitend. Für die Zwecke der Erfindung werden die erwähnten elektrisch nicht leitenden Schmelzkleber mit leitenden Partikeln aus Kohlenstoff bzw. Ruß, Gold, Silber und/oder Palladium vermischt. Diese so vorbereitete Schmelzkleberzusammensetzung, die elektrisch leitende Bestandteile entiiälty wird auf begrenzte Kontaktbereiche der beiden miteinander zu verbindenden Schaltkreisträger aufgetragen. Um die mechanische Festigkeit dieser elektrischen und mechanischen Verbindungselemente zu verbessern, werden zwischen den leitenden Bereichen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch nicht leitende Schmelzkleberbereiche aufgetragen.

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Die Fig. 3 zeigt ein Verbindungsstück mit Merkmalen nach der Erfindung, das aus einem flexiblen Schaltkreisträger 17 besteht, der mit einem bestimmten Schaltungsmuster bestückt ist. Der metallische Partikel enthaltende elektrisch leitende Schmelzkleber ist auf einzelne begrenzte Kontaktbereiche an beiden Kanten des Schaltkreisträgers 17 aufgetragen, während eine nicht leitende Schmelzkleberzusammensetzung 21 jeweils zwischen benachbarten Kontaktbereichen, also auf die nicht leitenden Abschnitte entlang der beiden Kanten aufgebracht ist. Der Schmelzkleber wird beispielsweise mittels Siebdruck auf die gewünschten begrenzten Bereiche aufgebracht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird zunächst der elektrisch nicht leitende Schmelzkleber durch Siebdruck und sodann der metallische Partikel enthaltende leitende Schmelzkleber ebenfalls mittels Siebdruck aufgebracht.

Die Perspektivdarstellung der Fig. 4 zeigt eine Flüssigkristall-Anzeigetafel und einen flexiblen Träger mit einem gedruckten Schaltkreis, die elektrisch und mechanisch mittels der erfindungsgemäßen Verbindungsart miteinander verbunden sind. Die Bezugszeichen 22, 23 bzw. 24 bezeichnen das erfindungsgemäße Verbindungsstück, die Flüssigkristall-Anzeigetafel bzw. den Schaltkreisträger. Nach genauer An-Ordnung und räumlicher Zuordnung des Verbindungsstücks 22, der Flüssigkristall-Anzeige 23 und des Schaltkreisträgers erfolgt die Verbindung mittels Wärme und Druck, so daß der Schmelzkleber schmilzt. Beim anschließenden Abkühlvorgang verfestigt sich der Schmelzkleber wieder und eine gute elektrische und mechanische Verbindung ist zwischen der Anzeigevorrichtung 23 und dem Schaltkreisträger 24 hergestellt.

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Das Aufbringen von Wärme und Druck kann innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne erfolgen, ähnlich wie bei einem Lötvorgang, jedoch mit dem Vorteil, daß die erforderliche Temperatur erheblich niedriger liegt als beim Löten, nämlich beispielsweise bei 180⁰C. Damit ergibt sich der Vorteil, daß als Material für den Träger des Verbindungsstücks nicht nur sehr wärmebeständige Filmmaterialien in Frage kommen, sondern auch solche mit vergleichsweise geringer Wärmebeständigkeit, die aus wirtschaftlichen und anderen, beispielsweise mechanischen und elektrischen Gründen gegenüber besser wärmebeständigen Materialien zu bevorzugen sind.

Es hat keinen Einfluß auf die Qualität der elektrischen und mechanischen Verbindung, ob die mit dem Schmelzkleber versehene Oberfläche beispielsweise manuell berührt wird, oder die einzelnen Verbindungsstücke nach dem Aufbringen des Schmelzklebers übereinander gestapelt werden. Die mit Schmelzkleber beschichtete Oberfläche ist nach dem Auftragen, Erwärmen und anschließendem Trocknen,also Abkühlen, in keiner Weise klebrig. Die Verbindungsstücke lassen sich also in einem räumlich und zeitlich getrennten Verfahrensabschnitt herstellen.

im Prinzip genügt es für viele Anwendungsfälle, wenn nur die elektrisch zu verbindenden Bereiche der filmartigen Trägerunterlage 18 mit Schmelzkleber 19 versehen werden, also ohne die dazwischen liegenden Bereiche nicht leitendem Schmelzkleber. Aus Gründen der mechanischen und elektrischen Festigkeit jedoch, empfiehlt es sich auch die nicht leitenden Schmelzkleberbereiche vorzusehen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der elektrisch nicht leitende Schmelzkleber 21 auf beiden Seiten der elektrisch leitenden Schmelzkleber-

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bereiche 19 vorgesehen, um die Festigkeit der Klebestelle zu verbessern. Damit wird außerdem eine Erhöhung des Isolationswiderstands von Anschlußklemme zu Anschlußklemme erreicht und die Zuverlässigkeit des Klebekontakts verbessert.

Bei der Perspektivdarstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 5 ist zunächst ein leitender Schmelzkleber 27 entsprechend einem Verdrahtungsmuster 26 auf einen flexiblen Schaltkreisträger 25 aufgebracht, woraufhin die nicht leitenden Zwischenbereiche und/oder nicht benötigte leitende Bereiche mit einem nicht leitenden Schmelzkleber 28 überdeckt wurden. Diese Art von Verbindungsstücken eignet sich besonders für eine Massenherstellung, da die Leitungsverbindungen auf einen von der Rolle laufenden flexiblen Filmstreifen aufgetragen werden können und je nach Bedarfsfall einzelne oder alle Verbindungen für unterschiedliche Anwendungszwecke genutzt werden können. Werden nur bestimmte mit Schmelzkleber beschichtete Bereiche dem thermischen VerbindungsVorgang unterworfen, so dienen die übrigen Bereiche als Schutzfilm für das Verdrahtungsmuster.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 dient ein Teil eines flexiblen Schaltkreisträgersjder mit Schaltungsbaugruppen, beispielsweise einem LSI-Schaltkreis-Chip bestückt ist, als Verbindungselement im oben erläuterten Sinn. Die Ausführungsform nach Fig. 6 umfaßt einen dünnen Schaltkreisträger 29, Anschlüsse 30, elektrisch leitenden Schmelzkleberauftrag 31, sowie elektrisch nicht leitenden Schmelzkleberauftrag 32 zwischen den Anschlüssen. Die elektrische und mechanische Verbindung erfolgt über die leitenden bzw. nicht leitenden Schmelzkleberaufträge 31 bzw. 32.

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Eine alternative Art den Schmelzkleber aufzutragen, wird anhand der Fig. 7 bis 9 veranschaulicht: Auf einem starren Schaltkreisträger 41 ist eine Mehrzahl von begrenzten Kontaktbereichen 42 vorhanden, die durch beispielsweise mittels Siebdruck aufgebrachten Schmelzkleber 43 überdeckt sind. Anschließend wird ein flexibler Schältkreisträger 44 so vorbereitet, daß Kontaktbereiche 45 auf diesem hinsichtlich ihrer Lage und Ausrichtung dem jeweiligen Gegenstück auf dem starren Schaltkreisträger entsprechen. Um die elektrische und mechanische Verbindung herzustellen, wird ein /erwärmter Druckkopf auf die mit Schmelzkleber 43 versehenen Bereiche abgesenkt, wobei der Schmelzkleber erweicht und anschließend wieder verfestigt wird.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

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D-8000 München 22 D-48OO Bielefeld ^fi^ 1 Q ft L

Triftstraße 4 Siekerwall 7

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Mü/hm 20. Juli 1978

SHARP KABUSHIKI KAISHA₇ 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka / Japan

Elektrische Verbindung zwischen zwei auf getrennte Träger aufgebrachten elektrischen Schaltkreisen.

Prioritäten: 21. Juli 1977, Japan, No. 88083/1977 31. August 1977, Japan, No. 117416/1977

PATENTANSPRÜCHE

.y Elektrische Verbindung zwischen einzelnen Kontaktbereichen von auf zwei getrennte Träger aufgebrachten elektrischen Schaltkreisen, dadurch gekennzeichnet , daß ein elektrisch leitender Schmelzkleber (19; 27; 31; 43) zwischen den zu verbindenden Kontaktbereichen (18; 26; 30; 42, 45) der beiden Schaltkreisträger (17; 23; 24; 41, 44) aufgebracht und verfestigt ist und die gewünschte elektrische Verbindung herstellt.

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2. Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden Schaltkreisträgern eine Mehrzahl von begrenzten Kontaktbereichen (18; 26; 30; 42; 45) und eine Mehrzahl von begrenzten nicht leitenden Bereichen (21;32) ausgebildet ist, und daß die zwischen den mit elektrisch leitendem Schmelzkleber versehenen Kontaktbereichen angeordneten nicht leitenden Zwischenbereiche mit einem elektrisch nicht leitenden Schmelzkleber beschichtet sind, um die Festigkeit der Klebeverbindung zwischen den zu verbindenden Schaltkreisträgern zu verbessern.
3. Elektrische Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der zu verbindenden Schaltkreisträger starr und der andere flexibel ist.
4. Elektrische Verbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die elektrische Verbindung ein Schmelzkleber verwendet ist, der elektrisch leitende Partikel enthält.

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