DE4343272C2

DE4343272C2 - Process for producing an electrically conductive adhesive layer

Info

Publication number: DE4343272C2
Application number: DE19934343272
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr Rer Nat Born; Helmut Dr Ing Schaefer; Otto-Diedrich Dr Rer Hennemann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2013-12-18
Also published as: DE4343272A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Klebverbin dung zwischen elektrisch leitenden Oberflächen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a method for producing an electrically conductive adhesive bond dung between electrically conductive surfaces according to the preamble of the main claim.

In der Mikroelektronik werden elektrische Anschlüsse zwischen Bauelementen und Leiter platten oder Zwischenträger in Form von Keramik-Glasplättchen meistens mit elektrisch leitfähigen Klebstoffen hergestellt. Diese sind im wesentlichen mit bis zu 80 Vol-% eines speziell hergestellten Silberpulvers gefüllt, um eine sichere Kontaktierung mit einem defi nierten Übergangswiderstand zu erhalten. Die erforderliche mechanische Festigkeit einer solchen Klebverbindung wird durch die Verwendung geeigneter Bindemittel erreicht, für die überwiegend Epoxidharze eingesetzt werden. Nachteilig bei der Verwendung dieser be kannten metallpulverhaltigen Leitklebstoffe ist das gezielte Aufbringen bei kleinen Abmes sungen der zu verklebenden elektrischen, leitfähigen Oberflächen und der damit verbun dene hohe apparative Aufwand sowie die Gefahr möglicher Kurzschlüsse zwischen eng ne beneinander liegenden Anschlußflächen.In microelectronics, electrical connections are made between components and conductors plates or intermediate supports in the form of ceramic glass plates mostly with electrical made of conductive adhesives. These are essentially one with up to 80% by volume specially manufactured silver powder filled to ensure safe contact with a defi to obtain the specified contact resistance. The required mechanical strength such adhesive bond is achieved through the use of suitable binders for which mainly epoxy resins are used. Disadvantageous when using this Known conductive adhesive containing metal powder is the targeted application with small dimensions solutions of the electrical, conductive surfaces to be bonded and the associated the high expenditure on equipment and the risk of possible short circuits between tight ne adjacent pads.

Aus der DE-OS 36 08 010 ist bekannt, die zu verklebenden leitfähigen Oberflächen jeweils mit einer Schicht aus mindestens einem Übergangselement der ersten und/oder der zwei ten Übergangsreihe des Periodischen Systems der Elemente zu versehen, der eine Rauh tiefe im µm-Bereich erteilt wird. Für diese Klebverbindung wird ein elektrisch nicht leitender Klebstoff in einer solchen Menge eingesetzt, daß die erhabenen Bereiche der Übergangs element-Schichten noch Kontakt miteinander erreichen. Diese Verfahrensweise ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß die Herstellung von Oberflächen mit definierter Rauhtiefe mit einem erheblichen technologischen Aufwand verbunden ist. Darüber hinaus ist die Anwen dung des in der genannten DE-OS beschriebenen Verfahrens auf Oberflächen beschränkt, welche aus Schichten der Übergangselemente der ersten und/oder zweiten Übergangsreihe des PSE beschränkt ist. Darüber hinaus sind zur Durchführung des darin beschriebenen Verfahrens aufwendige Ätz- und Elektrolysebäder notwendig.DE-OS 36 08 010 discloses the conductive surfaces to be bonded in each case with a layer of at least one transition element of the first and / or the two ten transition series of the Periodic Table of the Elements, which a Rauh depth in the µm range. An electrically non-conductive is used for this adhesive connection Adhesive used in such an amount that the raised areas of the transition element layers still reach contact with each other. However, this procedure is suffers from the disadvantage that the production of surfaces with a defined roughness depth is associated with a considerable technological effort. In addition, the application the method described in the aforementioned DE-OS is limited to surfaces, which consist of layers of the transition elements of the first and / or second Transitional series of the PSE is limited. They are also used to carry out the Process described complex etching and electrolysis baths necessary.

Daneben ist aus der DE-AS 12 88 177 ein Verfahren zur Herstellung einer mechanischen und elektrischen Verbindung bekannt, bei dem zunächst eine Kontaktfläche aufgeraut wird und anschließend die beiden Kontaktflächen mittels eines elektrisch nichtleitenden Klebstoffes verbunden werden.In addition, DE-AS 12 88 177 describes a method for producing a mechanical one and electrical connection is known, in which a contact surface is first roughened and then the two contact surfaces using an electrically non-conductive adhesive get connected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach durchführbares und kostengünstiges Verfahren zur Verklebung von leitfähigen Oberflächen zu entwickeln, das die obengenann ten Nachteile nicht aufweist.The invention is based, an easy to carry out and inexpensive task To develop methods for bonding conductive surfaces, the above ten disadvantages.

Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.This object is achieved by the method specified in claim 1. Subclaims represent advantageous developments.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß auch glatte mit nicht leitenden Klebstoffen verse hene leitende Oberflächen, oberflächenleitend miteinander verbunden werden können. Da zu wird mindestens eine der zu klebenden Oberfläche mit einem niedrigen viskosen elek trisch nicht leitfähigen Klebstoff benetzt und anschließend werden die beiden Oberflächen einem Kontaktdruck bei einer Temperatur die mindestens der Aushärtetemperatur des ein gesetzten Klebstoffes entspricht, ausgesetzt über eine solche Zeit, daß die entstandene Klebfuge einen vernachlässigbaren elektrischen Widerstand aufweist. Eine gesonderte Oberflächenvorbehandlung der zu fügenden elektrisch leitenden Oberflächen ist nicht erfor derlich. Lediglich bei den Kupferleiterbahnen ist ein vorheriges Entfernen der Oxydschicht sinnvoll.According to the invention it was found that even smooth verse with non-conductive adhesives hene conductive surfaces, surface conductive can be connected to each other. There At least one of the surfaces to be glued is coated with a low viscous elec non-conductive adhesive and then the two surfaces a contact pressure at a temperature that is at least the curing temperature of the set adhesive, exposed over such a time that the resultant Adhesive joint has negligible electrical resistance. A separate one Surface pretreatment of the electrically conductive surfaces to be joined is not required such. Only in the case of the copper conductor tracks is it necessary to remove the oxide layer beforehand sensible.

Die Fügezeit beträgt vorteilhafterweise einige Minuten, insbesondere sie bewegt sich in einem Bereich um 5 Minuten. Die Fügetemperatur liegt etwa zwischen 100-150°C.The joining time is advantageously a few minutes, in particular it moves in one Area around 5 minutes. The joining temperature is between 100-150 ° C.

Die hergestellte, leitfähige Klebschicht kann eine Dicke bis zu 5 µm aufweisen.The conductive adhesive layer produced can have a thickness of up to 5 μm.

Die Erfindung wird anhand der unten wiedergegebenen Beispiele sowie der beiden Tabellen 1 und 2 näher erläutert.The invention is based on the examples below and on tables 1 and 2 explained in more detail.

example 1

Es wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung in Form einer etwa 1 mm breiten Streifenprobe hergestellt mit den Fügepartnern ITO auf Glas und Cu-Leiterbahn. Als Klebstoff wurde ein nichtreaktiver Klebstoff verwendet, der mit einer Temperatur von 150°C aufgetragen wurde. Die Fügezeit betrug 5 Minuten. There was a contact pressure adhesive bond in the form of an approximately 1 mm wide strip sample produced with the joining partners ITO on glass and copper conductor. As an adhesive was a Non-reactive adhesive used, which was applied at a temperature of 150 ° C. The joining time was 5 minutes.

Example 2

Es wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung in Form von einer etwa 1 mm breiten Streifen probe hergestellt mit den Fügepartnern ITO auf Glas und Cu-Leiterbahn. Als Klebstoff wurde ein warmhärtender 2K-Epoxidharz-Klebstoff verwendet. Die Verklebung wurde in 5 Minuten unter Kontaktdruck bei 120°C vorgenommen.There was a contact pressure adhesive bond in the form of an approximately 1 mm wide strip sample produced with the joining partners ITO on glass and copper conductor. As an adhesive a thermosetting 2-component epoxy resin adhesive was used. The bonding was done in 5 Minutes under contact pressure at 120 ° C.

Example 3

Es wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung in Form einer etwa 1 mm breiten Streifenprobe hergestellt mit den Fügepartnern ITO auf Glas und verzinnter Cu-Leiterbahn. Als Klebstoff wurde ein nichtreaktiver Schmelzklebstoff bei einer Temperatur 150°C und bei einer Fügezeit von 5 Minuten verwendet.There was a contact pressure adhesive bond in the form of an approximately 1 mm wide strip sample Made with the joining partners ITO on glass and tinned copper conductor. As an adhesive was a non-reactive hot melt adhesive at a temperature of 150 ° C and at a Joining time of 5 minutes used.

Example 4

Unter den in Beispiel 3 genannten Bedingungen wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung dadurch hergestellt, daß ein warmhärtender 2K-Epoxidharz-Klebstoff verwendet wurde. Die Verklebung wurde in 5 Minuten unter Kontaktdruck bei 100°C vorgenommen.Under the conditions mentioned in Example 3, a contact pressure adhesive bond was made manufactured by using a thermosetting 2-component epoxy resin adhesive. The Bonding was carried out in 5 minutes under contact pressure at 100 ° C.

Example 5

Es wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung in Form einer etwa 1 mm breiten Streifenprobe hergestellt mit den Fügepartnern ITO auf Glas und vergoldeter Cu-Leiterbahn. Als Klebstoff wurde ein nichtreaktiver Schmelzklebstoff unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen verwendet.There was a contact pressure adhesive bond in the form of an approximately 1 mm wide strip sample manufactured with the joining partners ITO on glass and gold-plated copper conductor. As an adhesive became a non-reactive hot melt adhesive under the conditions mentioned in Example 1 used.

Example 6

Die Kontaktdruck-Klebverbindung wurde wie in Beispiel 5 durchgeführt, jedoch statt des Schmelzklebstoffes wurde ein warmhärtender 2K-Epoxidharz-Klebstoff verwendet. Die Ver klebung wurde in 4 Minuten unter Kontaktdruck bei 120°C vorgenommen.The contact pressure adhesive bond was carried out as in Example 5, but instead of A thermosetting 2-component epoxy resin adhesive was used for the hot melt adhesive. The Ver Bonding was carried out in 4 minutes under contact pressure at 120 ° C.

Die Festigkeitsprüfungen der Verklebungen der oben angeführten Beispiele erfolgten im Ausgangszustand direkt nach der Verklebung sowie nach einwöchiger Lagerung in destil liertem Wasser bei 70°C durch Abschälen der flexiblen Leiterbahnen in einem Winkel von 90°. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 1 zusammengestellt.The strength tests of the bonds of the above examples were carried out in Initial state immediately after bonding and after storage in distile for one week water at 70 ° C by peeling off the flexible conductor tracks at an angle of 90 °. The results of the measurements are summarized in Table 1.

Der Kontaktwiderstand der verklebten Proben wurde bei Raumtemperatur durch Anlegen von Gleichstrom mit einem Digitalmultimeter (Hewleft-Packard) unter Verwendung der be kannten Prüfspitzen unter Kontaktdruck bestimmt. Die erhaltenen Meßergebnisse gibt die Tabelle 2 wieder. Die verwendete Meßanordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Darin sind zwei Meßspitzen 1 sowie die zu fügenden Oberflächen 2 und 3 dargestellt. Bei der Oberfläche 2 handelt es sich um die Fügepartner ITO (Indium/Zinnoxid) 4 auf Glas 2. Bei der Oberfläche 3 handelt es sich um Kapton (Thermostabiles Polydiphenyloxidpyromellithimid Du Pont) mit einer metallisierten Schicht 5. Die Klebfuge 6 befindet sich zwischen den zu verbindenden Oberflächen 3 und 2.The contact resistance of the bonded samples was determined at room temperature by applying direct current with a digital multimeter (Hewleft-Packard) using the known test tips under contact pressure. Table 2 shows the measurement results obtained. The measuring arrangement used is shown in Fig. 1. It shows two measuring tips 1 and the surfaces 2 and 3 to be joined. Surface 2 is the joining partner ITO (indium / tin oxide) 4 on glass 2 . The surface 3 is Kapton (thermostable polydiphenyl oxide pyromellithimide Du Pont) with a metallized layer 5 . The adhesive joint 6 is located between the surfaces 3 and 2 to be connected .

Claims

1. A method for producing an electrically conductive adhesive layer ( 6 ) for connecting two electrically conductive surfaces ( 2 , 2 ) in which at least one of the surfaces to be bonded is wetted with a low-viscosity, electrically non-conductive adhesive and then at a contact pressure of a temperature , which corresponds to at least the curing temperature of the adhesive used, until it is set until the adhesive joint ( 6 ) has negligible electrical resistance.

2. The method according to claim 1, characterized in that the joining time about 5 Minutes.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the joining temperature temperature is between 100 and 150 ° C.

4. Electrically conductive adhesive layer, produced in the process according to one of the preceding previous claims, characterized in that their thickness is up to 5 microns.