DE3602487C2 - - Google Patents

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Description

Gegenstand der Erfindung ist ein wärmeempfindlicher Klebstoffverbinder zur elektrischen Verbindung von auf Substraten vorliegenden Anschlüssen mit ei­ nem Blatt aus an dem Substrat anhaftendem, wärmeempfindlichem Klebstoff­ material und in das Blatt eingemischten, leitenden Teilchen zur elektrischen Verbindung der Anschlüsse.
Aus der US-PS 41 13 981 ist ein elektrisch leitender Klebstoff bekannt, der aus in einem nichtleitenden Grundstoff vermischten elektrisch leitenden Teilchen be­ steht, wobei ein solches Mischungsverhältnis vorgegeben ist, daß die leitenden Teilchen nicht miteinander in Berührung kommen können. Als leitende, in den Klebstoff eingearbeitete Teilchen werden Kohlenstoffpulver, Siliciumcarbidpul­ ver und Metallpulver, wie reduziertes Silberpulver, Goldpulver, Palladium-/Si­ berpulver, Nickelpulver und Indiumpulver angegeben. Diese harten beziehungs­ weise starren Materialien haben jedoch den Nachteil, daß sich beim Verpressen eine verminderte elektrische Leitfähigkeit einstellt, so daß kein ausreichender Kontakt zwischen den elektrisch leitenden Teilchen und den Anschlüssen der Substrate erreicht wird. Deshalb müssen die Aufheiztemperatur, der Preßdruck und die Zeitdauer des Verpressens in der Wärme genau ausgewählt und eingehal­ ten werden.
Die US-PS 33 47 978 beschreibt elektrisch leitende Klebanschlüsse, die dadurch gekennzeichnet sind, daß eine erste und zweite Metalloberfläche voneinander durch eine Masse aus elektrisch leitenden Fasern, die so angeordnet sind, daß sie diese Oberflächen elektrisch verbinden, getrennt sind. Die elektrische Verbin­ dung wird durch ein Matrixmaterial, das in der Regel ein Klebstoff ist und die Fa­ sern umgibt, hergestellt beziehungsweise erhalten. Die Fasern bestehen aus Me­ tall und sind nicht elastisch.
Die Fig. 5 und 6 der Zeichnungen zeigen herkömmliche Schmelzkleb­ stoff-Bandverbinder, die ein Band 1′ aus einem Harz und darin eingemischte, elektrisch leitende, starre Teilchen 2′ aus beispielsweise einem pulverförmigen Metall wie Ag, Ni oder Cu oder aus Kohlenstoffasern, umfassen.
Wenn eine gedruckte Schaltkreisplatte 3 und ein Glassubstrat 5 elektrisch mit­ einander verbunden werden sollen, wird der bandförmige Schmelzklebverbinder zwischen die Anschlüsse 4 des gedruckten Schaltkreissubstrats 3 und die An­ schlüsse 6 des Glassubstrats 5 eingebracht, wie es in der Fig. 6 dargestellt ist. Dazu werden das gedruckte Schaltkreissubstrat 3, der bandförmige Schmelzklebver­ binder und das Glassubstrat 5 schichtförmig aufeinandergestapelt und von den Außenseiten der Substrate 3 und 5 zusammengepreßt, worauf das Schmelzkleber­ band erhitzt wird. In dieser Weise werden die Substrate 3 und 5 integral über die Haftung des Harzmaterials 1′ des Schmelzkleberbandverbinder miteinander verbunden. Bei diesem Zusammenhalt ergeben die elektrisch leitenden und star­ ren Teilchen 2′ die elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen 4 des Sub­ strats 3 und den Anschlüssen 6 des Substrats 5.
Die elektrisch leitenden Teilchen 2′ des Schmelzkleberbandverbinders dieses Standes der Technik sind jedoch starr oder hart. Dadurch kann sich beim Ver­ pressen eine Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit dadurch ergeben, daß kein ausreichender Kontakt zwischen den elektrisch leitenden Teilchen 2 oder zwischen den elektrisch leitenden Teilchen 2 und den Anschlüssen 4 beziehungs­ weise 6 der Substrate 3 beziehungsweise 5 erreicht wird. Demzufolge müssen die Aufheiztemperatur, der Preßdruck und die Zeitdauer des Verpressens in der Wär­ me genau ausgewählt und eingehalten werden. Weiterhin kann durch Ausdehnen oder Schrumpfen des Schmelzkleberbandes eine Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit auftreten dadurch, daß sich die Abstände zwischen den elektrisch leitenden Teilchen 2 und den Substraten 3 oder 5 oder zwischen den elektrischen Teilchen 2 vergrößern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen verbesserten wärmeempfindlichen Klebstoffverbinder zu schaffen, der in einfacher Weise eine gute und genaue elektrische Verbindung mit hoher elektrischer Leitfähigkeit er­ gibt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den wärmeempfindlichen Klebstoffverbinder zur elektrischen Verbindung von auf Substraten vorliegenden Anschlüssen gemäß Hauptanspruch und durch den wärmeempfindlichen Klebstoffverbinder zur elektrischen Verbindung eines ersten Anschlusses auf dem ersten Substrat mit ei­ nem zweiten Anschluß auf dem zweiten Substrat gemäß Nebenanspruch. Die Un­ teransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegen­ standes.
Gegenstand der Erfindung ist ein wärmeempfindlicher Klebstoffverbinder zur elektrischen Verbindung von auf Substraten vorliegenden Anschlüssen mit ei­ nem Blatt aus an den Substraten anhaftenden, wärmeempfindlichem Klebstoff­ material und in das Blatt eingemischten, leitenden Teilchen zur elektrischen Verbindung der Anschlüsse, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die elektrisch leitenden Teilchen elastisch sind.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein wärmeempfindlicher Klebstoffver­ binder zur elektrischen Verbindung eines ersten Anschlusses auf einem ersten Substrat mit einem zweiten Anschluß auf einem zweiten Substrat mit einem Blatt aus an den ersten und zweiten Substraten anhaftenden, wärmeempfindlichem Klebstoffmaterial und in das Blatt eingemischten, leitenden Teilchen zur elektri­ schen Verbindung der ersten und zweiten Anschlüsse, wobei die Teilchen durch die ersten und zweiten Anschlüsse zusammengepreßt werden und kraftschlüssig mit ihnen in Verbindung stehen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die elek­ trisch leitenden Teilchen elastisch sind.
Die in dem erfindungsgemäßen Klebstoffverbinder enthalte­ nen elektrisch leitenden Teilchen besitzen vorzugsweise eine hohe Wärmebeständigkeit und eine größere Härte als das sie umgebende Material des Klebstoffblatts. Vorzugs­ weise bestehen die elektrischen Teilchen aus einem ela­ stischen Harzmaterial, in welches ein elektrisch leiten­ des (pulverförmiges) Material eingemischt worden ist. Die elektrisch leitenden Teilchen können jedoch auch aus ei­ nem elektrisch leitenden organischen Material bestehen. Eine weitere Ausführungsform der elektrisch leitenden Teilchen umfaßt ein elektrisch leitendes Material, wel­ ches in Form einer Schicht auf einem elastischen Harzma­ terial vorliegt bzw. dieses bedeckt.
Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen wärmeempfindli­ chen Klebstoffverbinders;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines elektrisch leitenden, elastischen Teilchens, welches in dem erfindungs­ gemäßen wärmeempfindlichen Klebstoffverbinder verwendet wird;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Verbindung von zwei Substraten unter Verwendung des erfin­ dungsgemäßen wärmeempfindlichen Klebstoffver­ binders;
Fig. 4 eine Schnittansicht der in der Fig. 3 dargestell­ ten Verbindung längs der Linie A-A′;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen bandförmigen, wärmeempfindlichen Klebstoffver­ binders; und
Fig. 6 eine Schnittansicht einer Verbindung von zwei Substraten unter Verwendung des in der Fig. 5 gezeigten herkömmlichen Verbinders.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfin­ dungsgemäßen wärmeempfindlichen Klebstoffverbinders, näm­ lich eines unter Wärme und Druck die Verbindung ergeben­ den bandförmigen Klebstoffverbinders. Dieser wärmeempfind­ liche Klebstoffverbinder umfaßt ein Verbindungsband oder -blatt 1 aus einem Klebstoffharzmaterial und in dem Kleb­ stoffverbindungsband 1 gleichmäßig verteilte und suspen­ dierte, elektrisch leitende und elastische Teilchen 2.
Beispielsweise können die elektrisch leitenden Teilchen 2, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, aus einem kugel­ förmigen elastischen Harzmaterial 7, beispielsweise aus einem Siliconkautschuk, einem Polyimidharz, einem synthe­ tischen Harz oder einem Kunststoffmaterial bestehen, wel­ ches auf seiner Oberfläche durch Aufsputtern oder durch stromlose Abscheidung mit einem Metallüberzug 8 versehen ist, der beispielsweise aus Cu, Ni, Au, Cr und/oder Al etc. bestehen kann.
Die Form der elektrisch leitenden Teilchen 2 ist nicht auf die Kugelform beschränkt. Beispielsweise können die elek­ trisch leitenden Teilchen 2 zylindrisch oder andersartig geformt sein.
Die Härte der elektrisch leitenden Teilchen 2 ist größer als diejenige des Harzmaterials des Klebstoffverbinder­ bandes 1. Hierdurch wird die gute elektrische Verbindung sichergestellt, indem die elastischen Teilchen 2 beim Verpressen in der Wärme einen guten und engen Kontakt er­ geben.
Im Hinblick auf die Elastizität der elektrisch leitenden Teilchen 2 muß die Härte der elektrisch leitenden Teil­ chen 2 größer sein als diejenige des Verbindungsbandes 1 aus dem Klebstoffharz, wobei die Härte der elektrisch lei­ tenden Teilchen 2 derart ausgewählt wird, daß sie bei der Messung mit Hilfe eines Penetrometers im Bereich von etwa 30° bis etwa 80° liegt.
Als Material zur Ausbildung des Klebstoffverbindungsban­ des 1 kann man Kautschukharze, Harze des Polyestertyps, Harze des Polyamidtyps, Harze des Polyimidtyps, etc. ein­ setzen.
Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Verbindung eines Glas­ substrats einer Flüssigkristallanzeigezelle mit einem flexiblen Substrat. Die Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der in der Fig. 3 gezeigten Verbindung längs der Linie A-A′. Das flexible Substrat 9 besitzt Anschlüsse 10, die in der Weise ausgebildet worden sind, daß ein Metall, wie Gold oder Lot in Form einer Schicht auf Kupfermuster auf­ gebracht worden ist, das auf der Oberfläche des Substrats 9 vorliegt. Das Glassubstrat 11 der Flüssigkristallanzei­ gezelle umfaßt transparente Elektroden 12 aus In2O3 oder SnO2.
Zur Verbindung dieser Substrate wird der erfindungsgemäße wärmeempfindliche Klebstoffverbinder derart zwischen das flexible Substrat 9 und das Glassubstrat 11 eingebracht, daß die Anschlüsse 10 jeweils den Elektroden 12 gegen­ über liegen und dazwischen der wärmeempfindlichen Kleb­ stoffverbinder vorliegt. Nach der Einführung des erfin­ dungsgemäßen Verbinders wird die Kombination aus dem Sub­ strat 9, dem Verbinder und dem Substrat 11 über die Außen­ oberfläche des Substrats 9 zusammengepreßt und gleichzei­ tig erhitzt. Beispielsweise kann man mit einer Temperatur im Bereich von etwa 80° und etwa 200°C und einem Druck im Bereich von etwa 1 bar und 49 bar (1 bis 50 kg/cm2) arbei­ ten.
Durch die Verbindung unter Einwirkung von Wärme und Druck ändert sich die Form der elektrisch leitenden Teilchen 2 in der Weise, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist. Die Teilchen 2 werden durch das Paar aus dem Anschluß 10 und der Elektrode 12 zusammengedrückt und elliptisch verformt. In dieser Weise ergeben die elliptisch verformten Teil­ chen 2 eine nach außen auf die Anschlüsse 10 und die Elek­ troden 12 wirkende Druckkraft. Demzufolge stehen die Teil­ chen 2 in engem Kontakt miteinander und mit den Anschlüs­ sen 10 bzw. den Elektroden 12.
Selbst wenn die zu verbindenden Substrate bzw. Bereiche oder die Anschlußbereiche empfindlich sind, ermöglicht die Elastizität der Teilchen 2 eine starke Verbindung ohne Bruch des Verbindungsbereichs.
Da die Metallschicht lediglich auf der Oberfläche der Teilchen 2 vorliegt, läßt sich eine kostengünstige Verbin­ dung auch dann erreichen, wenn ein Edelmetall als Metall zur Beschichtung der Oberfläche der elastischen Teilchen 2 verwendet wird.
Wenn die elektrisch leitenden Teilchen 2 durch Aufsput­ tern mit der Metallschicht versehen werden, ist es von Vorteil, die teilchenförmigen Harze während des Aufsput­ terns in Vibration zu halten.
Beim Beschichten der Teilchen mit Hilfe eines Elektronen­ strahls oder unter Anwendung einer Widerstandsheizung ist es von Vorteil, die fallenden Harzteilchen zu beschich­ ten. In diesem Fall kann man ein Siliconharz oder ein Epoxidharz zur Ausbildung der elektrisch leitenden Teil­ chen verwenden.
Wenngleich erfindungsgemäß als elektrisch leitende Teil­ chen bevorzugt sphärische Harzteilchen mit einer Metall­ schicht auf der Teilchenoberfläche verwendet werden, kann man auch elektrisch leitende Teilchen aus einem elektrisch leitenden organischen Material verwenden, wie Teilchen aus einem elektrisch leitenden Polyacetylenmaterial. Weiterhin kann man die elektrisch leitenden Teilchen in der Weise ausbilden, daß man ein elektrisch leitendes Material in ein elastisches Harzmaterial einmischt. Beispielsweise kann man als Teilchen 2 sphärisch geformte Teilchen aus einem Kautschuk einsetzen, in dem ein elektrisch leiten­ des Pulver, wie Kohlenstoffpulver, dispergiert oder ein­ gemischt ist.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen wärmeempfindlichen Kleb­ stoffverbinders aus einem Klebstoffharzband und in dem Klebstoffharzband eingemischten, elektrisch leitenden und elastischen Teilchen ergibt sich die Möglichkeit der ein­ fachen Ausbildung von elektrisch leitenden Verbindungen mit hoher Verläßlichkeit.
Die Wärmebeständigkeit der elektrisch leitenden Teilchen kann relativ hoch sein und hängt von der Auswahl des Ma­ terials der elektrisch leitenden Teilchen ab.
Selbst wenn von außen Kräfte auf den wärmeempfindlichen Klebstoffverbinder einwirken, werden die Druckkräfte durch die elektrisch leitenden und elastischen Teilchen absorbiert, so daß die elektrische Verbindung sicherge­ stellt ist.
Der erfindungsgemäße wärmeempfindliche Klebstoffverbinder kann in Form eines Bandes oder eines Blattes oder in ähn­ licher Form vorliegen.

Claims (14)

1. Wärmeempfindlicher Klebstoffverbinder zur elektrischen Verbindung von auf Substraten vorliegenden Anschlüssen mit einem Blatt aus an den Substraten anhaftenden, wärmeempfindlichem Klebstoffmaterial und in das Blatt einge­ mischten, leitenden Teilchen zur elektrischen Verbindung der Anschlüsse, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Teilchen (2) elastisch sind.
2. Klebstoffverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Teilchen (2) eine relativ hohe Wärmebständigkeit besitzen.
3. Klebstoffverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Här­ te der elektrisch leitenden Teilchen (2) größer ist als diejenige des Blatts (1).
4. Klebstoffverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Teilchen (2) aus einem elastischen Harzmaterial und einem in Form einer Schicht auf dem elastischen Harzmaterial aufgebrachten, elek­ trisch leitenden Material bestehen.
5. Klebstoffverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Teilchen (2) aus einem elastischen Harzmaterial und einem in das elastische Harzmaterial eingemischten elektrisch leitenden Material be­ stehen.
6. Klebstoffverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Teilchen (2) aus einem organischen, elektrisch leitenden Material bestehen.
7. Klebstoffverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Här­ te der elektrisch leitenden Teilchen (2) im Bereich von etwa 30° bis etwa 80° liegt.
8. Klebstoffverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeempfindliche Klebstoffmaterial aus kautschukartigen Harzen, Harzen des Polyestertyps und Harzen des Polyimidtyps ausgewählt ist.
9. Klebstoffverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ela­ stische Material aus Siliconkautschuk, Polyimidharzen, synthetischen Kaut­ schuken und Kunststoffen ausgewählt ist.
10. Klebstoffverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitendes Material ein Metall enthalten ist.
11. Klebstoffverbinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Cu, Ni, Au, Cr und/oder Al enthalten ist.
12. Klebstoffverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitendes organisches Material ein elektrisch leitendes Material des Polyacethylen-Typs enthalten ist.
13. Klebstoffverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitendes Material pulverförmiger Kohlenstoff enthalten ist.
14. Wärmeempfindlicher Klebstoffverbinder zur elektrischen Verbindung ei­ nes ersten Anschlusses auf einem ersten Substrat mit einem zweiten Anschluß auf einem zweiten Substrat mit einem Blatt aus an den ersten und zweiten Sub­ straten anhaftenden, wärmeempfindlichem Klebstoffmaterial und in das Blatt eingemischten, leitenden Teilchen zur elektrischen Verbindung der ersten und zweiten Anschlüsse, wobei die Teilchen durch die ersten und zweiten Anschlüsse zusammengepreßt werden und kraftschlüssig mit ihnen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Teilchen elastisch sind.
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