EP4631099A1 - Verbinden von bauteilen - Google Patents

Verbinden von bauteilen

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EP4631099A1
EP4631099A1 EP23809504.6A EP23809504A EP4631099A1 EP 4631099 A1 EP4631099 A1 EP 4631099A1 EP 23809504 A EP23809504 A EP 23809504A EP 4631099 A1 EP4631099 A1 EP 4631099A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
nanowires
contact
another
contact areas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23809504.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olav Birlem
Sebastian Quednau
Florian WEISSENBORN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanowired GmbH
Original Assignee
Nanowired GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanowired GmbH filed Critical Nanowired GmbH
Publication of EP4631099A1 publication Critical patent/EP4631099A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H10W90/721—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting two components and a corresponding arrangement of two interconnected components.
  • the invention can be used in particular in the technical field of electronics in order to connect electronic components to one another in an electrically and/or thermally conductive manner.
  • So-called hybrid bonding is a well-known method of connecting two components, particularly in the technical field of electronics.
  • Contacts made of copper, for example are applied to both components to be connected and the gaps between the contacts are filled with an adhesive.
  • the contacts of the components come into contact with each other in pairs.
  • the components are connected to each other via the adhesive. This already creates a mechanically stable connection, which fixes the components in place. Annealing is then carried out.
  • the components are heated so that the contacts of the components also connect to each other.
  • Hybrid bonding has the disadvantage that the components are exposed to a relatively high temperature for a relatively long time during annealing. Temperature-sensitive components such as semiconductor chips can be damaged as a result. Annealing also requires the surfaces of the contacts to be particularly clean. A speck of dust between two contacts can prevent the two contacts from being connected to each other as desired by annealing. Hybrid bonding is therefore usually carried out under strict clean room conditions. In particular, transporting the components from one clean room to another clean room at another location between the contact application and the contact joining is usually avoided.
  • fusion bonding which is regularly carried out as part of hybrid bonding, requires a particularly smooth surface of the components to be joined.
  • additional polishing steps are often required, for example in the form of chemical mechanical polishing (CMP). These steps are complex and expensive. Above all, the The necessary cleaning of the surfaces after polishing is expensive. In general, the effort required for hybrid bonding is comparatively high.
  • hybrid bonding there are numerous other methods known for connecting components together, particularly in the technical field of electronics. Compared to hybrid bonding, however, these methods have the disadvantage that the contact surfaces of the components to be connected to one another must be comparatively large and/or arranged relatively far apart from one another. A comparatively large pitch is therefore required. This is the case with wire bonding, for example. Such methods are generally less precise than hybrid bonding.
  • the object of the present invention is to connect two components to one another in a simple, precise and gentle manner.
  • an arrangement of components connected to one another in this way is to be presented.
  • a method for connecting a first component to a second component comprises: a) providing the first component, wherein a respective plurality of electrically conductive nanowires are located on the surface of the first component in the contact areas, and providing the second component, wherein on the surface surface of the second component outside the contact areas in a secondary area there is a connecting substance, wherein the connecting substance is suitable for connecting the components to one another via the connecting substance, b) bringing the first component and the second component together so that
  • connection to a secondary region of the surface of the first component is formed with the connecting substance on the second component, wherein the secondary region of the surface of the first component is arranged outside the contact regions of the surface of the first component, c) heating at least the nanowires and the contact regions of the surface of the second component to a temperature of at least 90°C, and/or
  • steps b) and c) Acting by means of plasma activation at least on the nanowires and the contact areas of the surface of the second component, wherein by steps b) and c) the contact areas of the surface of the first component and the contact areas of the surface of the second component are connected to one another in pairs via a respective plurality of nanowires.
  • the method can be used to connect two components to one another.
  • the components are preferably electronic components.
  • a circuit board as the first component can be connected to a semiconductor chip as the second component, or vice versa.
  • the method only concerns the connection between the components. The advantages of the method described here can therefore be achieved regardless of the design of the components. Whether the components fall under the definition of electronic components or not is therefore irrelevant. If two components are to be connected to one another in a technical field outside of electronics, the method described can also be used for this.
  • the process can be used to connect the components mechanically. After the process is complete, the components are firmly attached. nander. In addition, the process creates several electrically conductive connections between the components. These are independent of each other, i.e. electrically separated from each other. For example, a computer chip with several pins as the first component can be connected to a circuit board with a corresponding number of contacts as the second component via a corresponding number of electrically conductive connections, or vice versa.
  • the components can also be thermally conductively connected to each other using the process.
  • the electrically conductive connections can also be thermally conductive.
  • electrical and/or thermal conductivity in the sense used here is particularly present in metals such as copper, which are generally referred to as “electrically conductive” or equivalently as “electrically conductive” or “thermally conductive” or “thermally conductive”.
  • materials generally considered to be electrically or thermally insulating should not be considered electrically or thermally conductive here.
  • the first component and the second component each have a surface with a plurality of electrically conductive contact regions, which are arranged at a distance from one another and are electrically insulated from one another.
  • the first component therefore has a surface with a plurality of electrically conductive contact regions, the electrically conductive contact regions of the surface of the first component being arranged at a distance from one another and are electrically insulated from one another.
  • the second component has a surface with a plurality of electrically conductive contact regions, the electrically conductive contact regions of the surface of the second component being arranged at a distance from one another and are electrically insulated from one another.
  • the contact areas of the surface of the first component and the contact areas of the surface of the second component can be electrically conductively connected to one another in pairs.
  • the fact that the contact areas are connected to one another in pairs means that a first contact area of the surface of the first component is connected to a first contact area of the surface of the second component, that a second contact area of the surface of the first component is connected to a second contact area of the surface of the second component, etc.
  • an n-th contact area of the surface of the first component is connected to an nth contact area of the surface of the second component, which applies to all n between 1 and the total number of contact areas per component.
  • Each contact surface of the first component is therefore assigned exactly one of the contact surfaces of the second component, and vice versa.
  • the fact that the contact areas are connected in pairs implies that the same number of contact areas is used for the process on both components. This also implies that the contact areas of the two components are positioned and dimensioned accordingly.
  • step a) of the method the first component and the second component are provided. On the surface of the first component provided in this way, there is a plurality of electrically conductive nanowires in the contact areas. On the surface of the second component provided in step a), there is a connecting substance in a secondary area outside the contact areas. After completion of step a), the first component and the second component are therefore available in the form described for the further method.
  • the term secondary area was chosen to linguistically differentiate it from the contact areas.
  • the secondary area can be considered subordinate to the contact areas in that the secondary area only serves the contact areas for electrical contacting of the components.
  • the contact area could also be referred to neutrally as the first type of area or the contact areas as the first type of area and the secondary area as the second type of area or the secondary areas as the second type of area.
  • a nanowire is understood here to be any material body that has a wire-like shape and a size in the range of a few nanometers to a few micrometers.
  • a nanowire can, for example, have a circular, oval or polygonal base area. In particular, a nanowire can have a hexagonal base area.
  • the nanowires preferably have a length in the range of 100 nm [nanometers] to 100 ⁇ m [micrometers], in particular in the range of 500 nm to 30 ⁇ m.
  • the nanowires preferably have a diameter in the range of 10 nm to 10 ⁇ m, in particular in the range of 30 nm to 2 ⁇ m.
  • the term diameter refers to a circular base area, whereby a comparable definition of a diameter is to be used if the base area deviates from this. It is particularly preferred that all nanowires used have the same length and the same diameter.
  • the fact that the first component is provided in step a) can be achieved by designing the first component as described before the start of the process.
  • the nanowires are already arranged in the contact areas of the surface of the first component on the surface of the first component before the start of the process. This is possible, for example, by purchasing an appropriately prepared component from a supplier.
  • the first component can also be designed as described as part of the process.
  • the plurality of nanowires can be provided in the contact areas of the surface of the first component on the surface of the first component. This is possible, for example, by galvanic growth.
  • the fact that the second component is provided in step a) can be achieved by designing the second component as described before the start of the process.
  • the connecting substance is already arranged in the adjacent area of the surface of the second component on the surface of the second component before the start of the process. This is possible, for example, by purchasing an appropriately prepared component from a supplier.
  • the second component can also be designed as described as part of the process.
  • the connecting substance can be provided in the adjacent area of the surface of the second component on the surface of the second component.
  • the connecting substance is suitable for connecting the components to one another via the connecting substance.
  • the connecting substance can be an adhesive, in particular a PI adhesive.
  • the method described is not limited to the use of an adhesive.
  • the components can also be connected to one another using other substances that do not fall under the definition of an adhesive.
  • the connecting substance can be an oxide such as silicon oxide. If the surface in the adjacent area is made of an oxide, the oxide used as the connecting substance can be fusion bonded to the surface. It is therefore preferred that the connecting substance is an oxide, that the surface of the first component in the secondary region is formed from an oxide and/or that the surface of the second component in the secondary region is formed from an oxide.
  • the components initially hold together weakly via the bonding substance This can be seen as a preliminary bond.
  • a bond In the case of an oxide such as silicon oxide, such a bond can already be formed before fusion bonding.
  • the bond obtained with the bonding substance can be strengthened even further. This can be achieved by fusion bonding, particularly in the case of an oxide such as silicon oxide as the bonding substance.
  • the connecting substance is arranged in the secondary region of the second component provided in step a).
  • step a there is preferably no connecting substance on the first component that falls under the definition of the term connecting substance used here. This facilitates the process in that the connecting substance does not have to be applied to the first component as well.
  • the connecting substance then only comes into contact with the first component in step b).
  • the connecting substance can also be arranged in the corresponding secondary region in both the first component provided in step a) and the second component provided in step a).
  • the connecting substance on the second component then comes into contact with the connecting substance on the first component.
  • the first component provided in step a) has several contact areas and the second component provided in step a) has several contact areas and a secondary area.
  • a secondary area is also formed on the surface of the first component. It is sufficient that the first component and the second component each have exactly one secondary area. In this case, the secondary area of the first component and the secondary area of the second component form a pair. This case is discussed below. However, it is also possible for the first component and the second component each to have several secondary areas that are separate from one another. In this case, there are several pairs, each consisting of one secondary area. area of the first component and a secondary area of the second component. What has been said here for exactly one pair of secondary areas applies accordingly.
  • step b) the two components are brought together.
  • the nanowires in the contact areas of the surface of the first component come into contact with one of the contact areas of the surface of the second component.
  • the contact areas of the surface of the first component and the contact areas of the surface of the second component are connected to one another in pairs via a respective plurality of nanowires.
  • a first contact area of the surface of the first component is connected to a first contact area of the surface of the second component via a first plurality of nanowires
  • a second contact area of the surface of the first component is connected to a second contact area of the surface of the second component via a second plurality of nanowires, etc.
  • an nth contact area of the surface of the first component is connected to an nth contact area of the surface of the second component via an nth plurality of nanowires, which applies to all n between 1 and the total number of contact areas per component.
  • the nanowires each have two ends.
  • a respective first end of the nanowires is preferably firmly connected to the surface of the first component in the corresponding contact area of the surface of the first component at the end of step a) at the latest.
  • a respective second end of the nanowires comes into contact with the surface of the second component in the corresponding contact area of the surface of the second component through step b).
  • the respective first end of the nanowires is perpendicular to the surface of the first component and/or the respective second end of the nanowires is perpendicular to the surface of the second component.
  • it is not important that the nanowires are arranged precisely as described in this paragraph. In particular, it does not pose a problem for the method described if nanowires - as is often the case in practice - have grown unevenly and are not all oriented in the same way.
  • the nanowires on the first component are arranged in the contact areas of the surface of the first component.
  • the Nanowires are already connected at the end of step a) at the latest. This can be achieved, for example, by growing the nanowires onto the surface of the first component in step a) or before the start of the process by galvanic growth in the contact areas of the surface of the first component. It is also conceivable, however, that the nanowires are first produced separately in step a) or before the start of the process, for example by galvanic growth, and then transferred to the surface of the first component so that the nanowires in the contact areas of the surface of the first component are connected to the surface of the first component.
  • the nanowires are preferably made of the same material as the surface of the first component in the contact areas.
  • the nanowires and the surface of the first component in the contact areas are each made of a metal, in particular copper.
  • the contact areas of the surface of the first component are defined in particular by the fact that the nanowires are arranged in these areas at the end of step a) at the latest.
  • the fact that the contact areas of the surface of the first component are arranged at a distance from one another and are electrically insulated also implies, however, that the surface of the first component between the contact areas is made of a different, electrically insulating material. In this respect, the contact areas of the surface of the first component can already be recognized as such before the nanowires are grown.
  • step b the nanowires in the contact areas of the surface of the second component are in contact with the surface of the second component.
  • This can be a loose contact.
  • the nanowires touch the surface of the second component but are not yet firmly connected to it.
  • such a firm connection is only created in the further course of the process.
  • it cannot be ruled out that the nanowires are already connected to the surface of the second component at the end of step b). In this case, this connection is strengthened in the further course of the process.
  • the contact areas of the surface of the second component are defined in particular by the fact that the nanowires are in contact with the surface of the second component at the latest at the end of step b) in this Area are in contact with the surface of the second component.
  • the fact that the contact areas of the surface of the second component are arranged at a distance from one another and are electrically insulated also implies, however, that the surface of the second component between the contact areas is made of a different, electrically insulating material. In this respect, the contact areas of the surface of the second component can already be recognized as such before the nanowires come into contact with the surface of the second component in step b).
  • the nanowires are preferably made of the same material as the surface of the second component in the contact areas. This allows the nanowires to adhere particularly well to the surface of the second component.
  • the nanowires and the surface of the second component in the contact areas are each made of a metal, in particular copper.
  • the connecting substance on the second component is used to form a connection between the secondary area of the surface of the first component and a secondary area of the surface of the first component. If the connecting substance is an adhesive, this connection is an adhesive bond. If the connecting substance is an oxide such as silicon oxide and the corresponding surface in the secondary area is made of an oxide, this connection is an oxide bond.
  • the connecting substance is arranged only in the secondary region of the second component provided in step a), but not on the first component provided in step a), the connection is formed only with this connecting substance.
  • the bonding substance on the second component is arranged in the secondary area of the surface of the second component.
  • the bonding substance is already bonded to the surface of the second component at the end of step a) at the latest. This can be achieved, for example, by applying the bonding substance to the surface of the second component in step a) or before the start of the process in the secondary area of the surface of the second component.
  • the secondary area of the surface of the second component is defined by the bonding substance being arranged in this area at the end of step a) at the latest.
  • the secondary area of the surface of the second component does not have to be recognizable as a separate area. The latter is also possible, for example by the surface of the second component in the secondary area being made of a different material than outside the secondary area.
  • the secondary area can be formed by the part of the surface of the second component that does not belong to any of the contact areas of the second component.
  • the contact areas can be electrically insulated from one another by the surface of the second component in the secondary area being electrically insulating.
  • step b) at the latest the bonding substance in the adjacent area of the surface of the first component is in contact with the surface of the first component.
  • the two components can be bonded to one another via the bonding substance.
  • the adhesive can harden at any time after step b).
  • the fact that the adhesive is not already hardened when the two components are brought together in step b) is of course due to the fact that an adhesive bond is formed.
  • the secondary area of the surface of the first component is defined by the fact that the connecting substance is in contact with the surface of the first component in this area at the end of step b) at the latest.
  • the secondary area of the surface of the first component does not have to be recognizable as a separate area.
  • the secondary area of the surface of the first component does not have to be recognizable as such before step b). It is sufficient that the secondary area of the surface of the first component is formed by the connecting substance coming into contact with this part of the surface of the first component in step b).
  • the secondary area of the surface of the first component it is also possible for the secondary area of the surface of the first component to be recognizable as a separate area before step b), for example by the surface of the first component in the secondary area being made of a different material than outside the secondary area.
  • the secondary area can be formed by the part of the surface of the first component that does not belong to any of the contact areas of the first component.
  • the contact areas can be separated from one another. be electrically insulated by the surface of the first component in the secondary area being electrically insulating.
  • connecting substance is arranged in the corresponding secondary region in both the first component provided in step a) and the second component provided in step a)
  • a mechanical connection to a secondary region of the surface of the first component is formed with the connecting substance on the second component insofar as the connecting substance on the second component is involved in the formation of this connection.
  • the connecting substance on the first component is also involved in the formation of this connection.
  • the two components can be connected to one another in two ways at the same time.
  • a connection between the components can be obtained via the connecting substance.
  • an adhesive as the connecting substance it is sufficient for the adhesive to harden after step b).
  • several nanowire connections can be obtained between the components via the nanowires.
  • the nanowire connections are obtained by step c) at the latest.
  • the connection formed with the connecting substance serves in particular the purpose of firmly connecting the two components to one another so that the two components no longer move relative to one another until the nanowire connections are finally formed.
  • this connection is an aid that is used during the process.
  • this connection also serves the purpose of permanently mechanically connecting the two components to one another.
  • this connection also has a purpose after the process has been completed.
  • the two components are also mechanically connected to one another by the nanowire connections.
  • step c) at least the nanowires and the contact areas of the surface of the second component are heated to a temperature of at least 90°C, in particular of at least 170°C and/or at least the nanowires and the contact areas of the surface of the second component are acted upon by means of plasma activation.
  • the "and" case is preferred.
  • the heating can be due to the Plasma activation and/or can be achieved by additional heating measures.
  • the nanowires bond to the surface of the second component - if this is not already the case. It was previously described that after step b) there may only be loose contact between the nanowires and the surface of the second component, which can be strengthened in the further course of the process. This strengthening can be achieved with step c). Through heating and/or exposure to plasma activation, the nanowires and the surface of the second component can bond to one another at an atomic level. The connection can be further strengthened by temporarily pressing the components together.
  • nanowire connections are created between the contact areas between the first component and the second component.
  • These nanowire connections are particularly strong when the surface of the first component in the contact areas, the nanowires and the surface of the second component in the contact areas are made of the same material. This is preferred.
  • This material is particularly preferably a metal, in particular copper.
  • step c) In order to connect the nanowires to the surface of the second component, it is sufficient that the nanowires and the contact areas of the surface of the second component are heated in step c). However, it is irrelevant for the formation of this connection whether other parts of the two components are also heated.
  • the easiest way to carry out step c) is to heat the first component and the second component as a whole, for example by placing the two components together in an oven. For the action by means of plasma activation in step c), it is sufficient that the nanowires and the contact areas of the surface of the second component are acted upon by the plasma activation. However, it is irrelevant for the formation of this connection whether other parts of the two components are also exposed to the plasma activation.
  • Step c) can therefore also be carried out simply by exposing the first component and the second component as a whole to the plasma activation.
  • the plasma used for the plasma activation Plasma can be used to activate both the nanowires and, for example, an oxide on the contact surfaces. The latter can be used to form oxide-oxide bonds.
  • a comparatively low temperature is sufficient for the heating in step c). Satisfactory results can be achieved at as little as 90°C.
  • heating to a temperature that is considerably lower than the temperatures usually required for hybrid bonding is sufficient.
  • heating over a period of time that is considerably shorter than the periods of time usually required for hybrid bonding is sufficient.
  • Steps b) and c) are therefore carried out in particular in such a way that, in addition to the connection formed with the connecting substance, several nanowire connections are created between the surface of the first component and the surface of the second component.
  • the heating in step c) is preferably carried out to a temperature of 90 to 300°C, in particular to 170°C.
  • the temperature of the two components is below 300°C, in particular below 200°C, throughout the entire process.
  • the heating in step c) is preferably carried out for a period of 1 to 10 minutes, in particular 2 minutes.
  • the temperature of the two components is not above a value of 50°C for more than 10 minutes during the entire process.
  • the method described is advantageous, especially in comparison to hybrid bonding.
  • the nanowires bond better to the surface of the second component than, for example, solid metal contacts bond to each other in hybrid bonding.
  • a greater heat input is required than is the case with a nanowire. This corresponds to a higher temperature temperature and/or a longer period of time for heating.
  • the process described is therefore particularly gentle compared to hybrid bonding.
  • the described method is particularly simple compared to hybrid bonding. It has been found that the clean room requirements are lower and easier to comply with with the described method. This is mainly due to the use of nanowires. While a speck of dust can prevent contact between two contacts in hybrid bonding, for example, with the described method this is only the case for the nanowires directly affected. The nanowires next to the speck of dust can still form the connection.
  • the method described is particularly precise, particularly in comparison to methods that are used as an alternative to hybrid bonding.
  • Known methods often only allow contacts that are relatively large and/or relatively far apart to be connected to one another.
  • the contact areas can be particularly small and/or arranged particularly close to one another. This is possible thanks to the connecting substance, because the two components can be firmly connected to one another with it before the nanowire connections are formed.
  • the contact areas of the surface of the first component are raised relative to the secondary area of the surface of the first component.
  • the nanowires can have a negligibly small length compared to the extent of the connecting substance. Due to the raised contact areas, the nanowires can still connect the surfaces of the two components to each other.
  • the surface of the second component can be flat.
  • the contact areas of the surface of the first component can be raised relative to the adjacent area of the surface of the first component by forming the contact areas of the surface on a respective contact which is placed on the rest of the first component.
  • the contact can be a metal pad, for example. In such a case, the metal pad is considered to be part of the first component.
  • the surface of the first component is therefore formed in the area of the metal pad by the surface of the metal pad.
  • the surface in the contact regions of the second component provided in step a) is metallized with a metallization layer, wherein the metallization layer also extends at least partially over a lateral edge of the connecting substance on the second component.
  • the nanowires can be bonded particularly well to a metal. This is especially true if the nanowires are also made of a metal, especially if the nanowires and the metallization layer are made of the same metal.
  • the metallization layer can enable the electrical conductivity of the surface of the second component in the contact areas.
  • an arrangement comprises a first component and a second component, wherein the first component and the second component each have a surface with a secondary region and a plurality of electrically conductive contact regions formed outside the secondary region, wherein the contact regions are each arranged at a distance from one another and electrically insulated from one another, and wherein the first component and the second component are connected to one another by
  • the contact areas of the surface of the first component and the contact areas of the surface of the second component are connected to one another in pairs via a respective plurality of nanowires
  • the described advantages and features of the method are applicable and transferable to the arrangement, and vice versa.
  • the method is preferably designed to produce the arrangement.
  • the arrangement is preferably produced using the method.
  • the contact areas of the surface of the first component each adjoin the secondary area of the surface of the first component and/or the contact areas of the surface of the second component each adjoin the secondary area of the surface of the second component.
  • the "and" case is preferred.
  • the surfaces of both components can be used particularly efficiently.
  • Fig. 1 a first component and a second component, which can be connected to one another by a method according to the invention, so that an arrangement according to the invention is formed,
  • Fig. 2 the arrangement according to the invention, which can be obtained with the components from Fig. 1.
  • Fig. 1 shows a first component 2 and a second component 3.
  • the two components 2, 3 are intended to be connected to each other.
  • a connected secondary region 10 is formed.
  • a connecting substance 9 located on the second component 3 can be brought into contact with the surface 4 of the first component 2.
  • the surface 5 of the second component 3 has three contact regions 8.
  • the nanowires 7 on the first component 2 can be brought into contact with the surface 5 of the second component 3.
  • the components 2, 3 can thus be connected to one another via the nanowires 7 and the connecting substance 9.
  • the contact areas 8 of the surface 4 of the first component 2 are raised relative to the secondary area 10 of the surface 4 of the first component 2 by an elevation 6.
  • the surface 5 in the contact areas 8 is each metallized with a metallization layer 11.
  • the metallization layer 11 also extends at least partially over a lateral edge 12 of the connecting substance 9 on the second component 3.
  • the surface 4 of the first component 2 is formed from an electrically conductive material in the contact regions 8 of the surface 4 of the first component 2.
  • the nanowires 7 are formed from an electrically conductive material.
  • the surface 5 of the second component 3 is formed from an electrically conductive material in the contact regions 8 of the surface 5 of the second component 3.
  • the two components 2 and 3 can be connected to each other using a method which comprises the following steps: a) providing the components 2, 3 shown in Fig. 1, b) bringing together the first component 2 and the second component 3 so that
  • ⁇ the nanowires 7 in the contact areas 8 of the surface 4 of the first component 2 come into contact with one of the contact areas 8 of the surface 5 of the second component 3, and ⁇ a connection to a secondary region 10 of the surface 4 of the first component 2 is formed with the connecting substance 9 on the second component 3, wherein the secondary region 10 of the surface 4 of the first component 2 is arranged outside the contact regions 8 of the surface 4 of the first component 2, c) heating at least the nanowires 7 and the contact regions 8 of the surface 5 of the second component 3 to a temperature of at least 90°C, and/or
  • Fig. 2 shows an arrangement 1 which can be obtained using this method.
  • the arrangement 1 comprises the first component 2 and the second component 3.
  • the first component 2 and the second component 3 each have a surface 4, 5 with a secondary region 10 and a plurality of electrically conductive contact regions 8 formed outside the secondary region 10.
  • the contact regions 8 are each arranged at a distance from one another and are electrically insulated from one another.
  • the first component 2 and the second component 3 are connected to one another by
  • the contact areas 8 of the surface 4 of the first component 2 and the contact areas 8 of the surface 5 of the second component 3 are connected to one another in pairs via a respective plurality of nanowires 7, and
  • the contact areas 8 of the surface 4 of the first component 2 each border on the secondary area 10 of the surface 4 of the first component 2 and the contact areas 8 of the surface 5 of the second component 3 each border on the secondary area 10 of the surface 5 of the second component 3.

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (2) mit einem zweiten Bauteil (3), um fassend: a) Bereitstellen des ersten Bauteils (2) und des zweiten Bauteils (3), b) Zusammenführen des ersten Bauteils (2) und des zweiten Bauteils (3), c) Erwärmen, wobei durch die Schritte b) und c) ein Nebenbereiche (10) der Oberfläche des ersten Bauteils (2) und ein Nebenbereich (10) der Oberfläche des zweiten Bauteils (3) über eine Verbindungssubstanz (9) miteinander verbunden werden und Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) und Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3) paarweise über eine jeweilige Vielzahl von Nanodrähten (7) miteinander verbunden werden.

Description

Verbinden von Bauteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile sowie eine entsprechende Anordnung zweier miteinander verbundener Bauteile. Die Erfindung kann insbesondere im technischen Gebiet der Elektronik eingesetzt werden, um elektronische Bauteile elektrisch und/oder thermisch leitend miteinander zu verbinden.
Zum Verbinden zweier Bauteile insbesondere auf dem technischen Gebiet der Elektronik ist das sogenannte Hybridbonden bekannt. Dabei werden auf beiden zu verbindenden Bauteilen Kontakte beispielsweise aus Kupfer aufgebracht und Zwischenräume zwischen den Kontakten mit einem Klebstoff gefüllt. Werden die beiden Bauteile zusammengeführt, kommen die Kontakte der Bauteil paarweise miteinander in Kontakt. Über den Klebstoff werden die Bauteile miteinander verbunden. Dadurch ist bereits eine mechanisch stabile Verbindung ausgebildet, durch welche die Bauteile fixiert sind. Anschließend wird ein Annealing durchgeführt. Dabei werden die Bauteile erwärmt, so dass sich auch die Kontakte der Bauteile miteinander verbinden.
Das Hybridbonden hat den Nachteil, dass die Bauteile beim Annealing für eine vergleichsweise lange Zeit einer vergleichsweise hohen Temperatur ausgesetzt sind. Temperaturempfindliche Bauteile wie Halbleiterchips können dadurch beschädigt werden. Zudem erfordert das Annealing eine besonders hohe Reinheit der Oberflächen der Kontakte. Ein Staubkorn zwischen zwei Kontakten kann verhindern, dass die beiden Kontakte durch das Annealing wie gewünscht miteinander verbunden werden. Daher wird das Hybridbonden in der Regel unter strengen Reinraumbedingungen ausgeführt. Insbesondere wird meist vermieden, die Bauteile zwischen Aufbringen der Kontakte und Zusammenführen der Kontakte von einem Reinraum in einen anderen Reinraum an einem anderen Ort zu transportieren.
Darüber hinaus erfordert beispielsweise das im Rahmen des Hybridbonden regelmäßig durchgeführte Fusion-Bonding eine besonders glatte Oberfläche der miteinander zu verbindenden Bauteile. Dazu sind neben Reinraumbedingungen oft auch zusätzliche Polierschritte nötig, beispielsweise in Form von Chemical Mechanical Polishing (CMP). Diese Schritte sind aufwendig und teuer. Vor allem ist auch die meist erforderliche Reinigung der Oberflächen nach dem Polieren teuer. Allgemein ist der Aufwand für das Hybridbonden also vergleichsweise hoch.
Alternativ zum Hybridbonden sind zahlreiche andere Methoden bekannt, um Bauteile insbesondere auf dem technischen Gebiet der Elektronik miteinander zu verbinden. Gegenüber dem Hybridbonden haben diese Methoden aber insbesondere den Nachteil, dass die miteinander zu verbindenden Kontaktflächen der Bauteile vergleichsweise groß ausgebildet und/oder vergleichsweise weit voneinander entfernt angeordnet sein müssen. Es ist also ein vergleichsweise großer Pitch erforderlich. Das ist beispielsweise beim Draht-Bonden der Fall. Derartige Methoden sind allgemein weniger präzise als das Hybridbonden.
Auch außerhalb des technischen Gebiets der Elektronik gibt es Anwendungen, bei denen zwei Bauteile miteinander verbunden werden sollen und bei denen die bekannten Methoden ähnliche Nachteile haben. Das gilt beispielsweise für feinmechanische Bauteile.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zwei Bauteile auf einfache Weise präzise und schonend miteinander zu verbinden. Zudem soll eine Anordnung von entsprechend miteinander verbundenen Bauteilen vorgestellt werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit dem Verfahren und der Anordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung dargestellten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil vorgestellt. Das erste Bauteil und das zweite Bauteil weisen jeweils eine Oberfläche mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontaktbereichen auf, welche voneinander beabstandet angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind. Das Verfahren umfasst: a) Bereitstellen des ersten Bauteils, wobei sich auf der Oberfläche des ersten Bauteils in den Kontaktbereichen eine jeweilige Vielzahl von elektrisch leitenden Nanodrähten befindet, und Bereitstellen des zweiten Bauteils, wobei sich auf der Ober- fläche des zweiten Bauteils außerhalb der Kontaktbereiche in einem Nebenbereich eine Verbindungssubstanz befindet, wobei die Verbindungssubstanz dazu geeignet ist, die Bauteile über die Verbindungssubstanz miteinander zu verbinden, b) Zusammenführen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils, so dass
■ die Nanodrähte in den Kontaktbereichen der Oberfläche des ersten Bauteils mit jeweils einem der Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils in Kontakt gelangen, und
■ mit der Verbindungssubstanz auf dem zweiten Bauteil eine Verbindung zu einem Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils ausgebildet wird, wobei der Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils außerhalb der Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet ist, c) Erwärmen zumindest der Nanodrähte und der Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils auf eine Temperatur von mindestens 90°C, und/oder
Einwirken mittels Plasmaaktivierung zumindest auf die Nanodrähte und die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils, wobei durch die Schritte b) und c) die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils und die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils paarweise über eine jeweilige Vielzahl der Nanodrähte miteinander verbunden werden.
Mit dem Verfahren können zwei Bauteile miteinander verbunden werden. Die Bauteile sind vorzugsweise elektronische Bauteile. Beispielsweise kann eine Platine als erstes Bauteil mit einem Halbleiterchip als zweitem Bauteil verbunden werden, oder umgekehrt. Allerdings betrifft das Verfahren lediglich die Verbindung zwischen den Bauteilen. Die hierin beschriebenen Vorteile des Verfahrens lassen sich daher unabhängig von der Gestaltung der Bauteile erzielen. Ob die Bauteile also unter die Definition von elektronischen Bauteilen fallen oder nicht, ist unerheblich. Sofern auf einem technischen Gebiet außerhalb der Elektronik zwei Bauteile miteinander verbunden werden sollen, kann das beschriebene Verfahren auch dafür eingesetzt werden.
Mit dem Verfahren können die Bauteile insbesondere mechanisch miteinander verbunden werden. Nach Abschluss des Verfahrens halten die Bauteile also fest anei- nander. Zudem werden durch das Verfahren mehrere elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Bauteilen erhalten. Diese sind unabhängig voneinander, also elektrisch voneinander getrennt. So kann beispielsweise ein Computerchip mit mehreren Pins als das erste Bauteil über eine entsprechende Anzahl elektrisch leidender Verbindungen an eine Platine mit einer entsprechenden Anzahl von Kontakten als zweites Bauteil angebunden werden, oder umgekehrt. Die Bauteile können zudem durch das Verfahren thermisch leitend miteinander verbunden werden. Insbesondere können die elektrisch leitenden Verbindungen auch thermisch leitend sein.
Eine elektrische und/oder thermische Leitfähigkeit im hier verwendeten Sinne liegt insbesondere bei Metallen wie beispielsweise Kupfer vor, die allgemein als „elektrisch leitfähig" oder gleichbedeutend als „elektrisch leitend" bzw. „thermisch leitfähig" oder „thermisch leitend" bezeichnet werden. Insbesondere sollen allgemein als elektrisch bzw. thermisch isolierend betrachtete Materialien hier nicht als elektrisch bzw. thermisch leitfähig angesehen werden.
Das erste Bauteil und das zweite Bauteil weisen jeweils eine Oberfläche mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontaktbereichen auf, welche voneinander beab- standet angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind. Das erste Bauteil hat also eine Oberfläche mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontaktbereichen, wobei die elektrisch leitenden Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils voneinander beabstandet angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind. Das zweite Bauteil hat eine Oberfläche mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontaktbereichen, wobei die elektrisch leitenden Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils voneinander beabstandet angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind.
Mit dem beschriebenen Verfahren können die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils und die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils paarweise elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Dass die Kontaktbereiche paarweise miteinander verbunden werden, bedeutet, dass ein erster Kontaktbereich der Oberfläche des ersten Bauteils mit einem ersten Kontaktbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils verbunden wird, dass ein zweiter Kontaktbereich der Oberfläche des ersten Bauteils mit einem zweiten Kontaktbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils verbunden wird, usw. Allgemein wird also ein n-ter Kontaktbereich der Oberfläche des ersten Bauteils mit einem n-ten Kontaktbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils verbunden, was für alle n zwischen 1 und der Gesamtzahl der Kontaktbereiche pro Bauteil gilt. Jeder Kontaktfläche des ersten Bauteils ist also jeweils genau eine der Kontaktflächen des zweiten Bauteils zugeordnet, und umgekehrt. Dass die Kontaktbereiche paarweise miteinander verbunden werden, impliziert, dass für das Verfahren auf beiden Bauteilen die gleiche Anzahl an Kontaktbereichen verwendet wird. Auch impliziert dies, dass die Kontaktbereiche der beiden Bauteil einander entsprechend positioniert und dimensioniert sind.
In Schritt a) des Verfahrens werden das erste Bauteil und das zweite Bauteil bereitgestellt. Auf der Oberfläche des dabei bereitgestellten ersten Bauteils befindet sich in den Kontaktbereichen eine jeweilige Vielzahl von elektrisch leitenden Nanodrähten. Auf der Oberfläche des in Schritt a) bereitgestellten zweiten Bauteils befindet sich außerhalb der Kontaktbereiche in einem Nebenbereich eine Verbindungssubstanz. Nach Abschluss von Schritt a) stehen also das erste Bauteil und das zweite Bauteil in der beschriebenen Form für das weitere Verfahren zur Verfügung.
Der begriff Nebenbereich wurde zur sprachlichen Abgrenzung von den Kontaktbereichen gewählt. Der Nebenbereich kann insoweit als den Kontaktbereichen untergeordnet angesehen werden, als dass der Nebenbereich nur die Kontaktbereiche der elektrischen Kontaktierung der Bauteile dienen. Alternativ könnte der Kontaktbereich auch neutral als Bereich erster Art beziehungsweise die Kontaktbereiche als Bereiche erster Art und der Nebenbereich als Bereich zweiter Art beziehungsweise die Nebenbereiche als Bereiche zweiter Art bezeichnet werden.
Unter einem Nanodraht (engl. „nanowire") wird hier jeder materielle Körper verstanden, der eine drahtähnliche Form und eine Größe im Bereich von wenigen Nanometern bis zu wenigen Mikrometern hat. Ein Nanodraht kann z.B. eine kreisförmige, ovale oder mehreckige Grundfläche aufweisen. Insbesondere kann ein Nanodraht eine hexagonale Grundfläche aufweisen. Bevorzugt weisen die Nanodrähte eine Länge im Bereich von 100 nm [Nanometer] bis 100 um [Mikrometer], insbesondere im Bereich von 500 nm bis 30 um auf. Weiterhin weisen die Nanodrähte bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 10 nm bis 10 um, insbesondere im Bereich von 30 nm bis 2 um auf. Dabei bezieht sich der Begriff Durchmesser auf eine kreisförmige Grundfläche, wobei bei einer davon abweichenden Grundfläche eine vergleichbare Definition eines Durchmessers heranzuziehen ist. Es ist besonders bevorzugt, dass alle verwendeten Nanodrähte die gleiche Länge und den gleichen Durchmesser aufweisen.
Dass das erste Bauteil in Schritt a) bereitgestellt wird, kann dadurch realisiert sein, dass das erste Bauteil vor Beginn des Verfahrens wie beschrieben ausgestaltet wird. In dem Fall sind die Nanodrähte bereits vor Beginn des Verfahrens in den Kontaktbereichen der Oberfläche des ersten Bauteils auf der Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet. Das ist beispielsweise möglich, indem ein entsprechend präpariertes Bauteil von einem Zulieferer bezogen wird. Alternativ kann das erste Bauteil aber auch als Teil des Verfahrens wie beschrieben ausgestaltet werden. In dem Fall kann in Schritt a) die Vielzahl der Nanodrähte in den Kontaktbereichen der Oberfläche des ersten Bauteils auf der Oberfläche des ersten Bauteils bereitgestellt werden. Das ist beispielsweise durch galvanisches Wachstum möglich.
Dass das zweite Bauteil in Schritt a) bereitgestellt wird, kann dadurch realisiert sein, dass das zweite Bauteil vor Beginn des Verfahrens wie beschrieben ausgestaltet wird. In dem Fall ist die Verbindungssubstanz bereits vor Beginn des Verfahrens in dem Nebenbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils auf der Oberfläche des zweiten Bauteils angeordnet. Das ist beispielsweise möglich, indem ein entsprechend präpariertes Bauteil von einem Zulieferer bezogen wird. Alternativ kann das zweite Bauteil aber auch als Teil des Verfahrens wie beschrieben ausgestaltet werden. In dem Fall kann in Schritt a) die Verbindungssubstanz im Nebenbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils auf der Oberfläche des zweiten Bauteils bereitgestellt werden.
Die Verbindungssubstanz ist dazu geeignet, die Bauteile über die Verbindungssubstanz miteinander zu verbinden. Beispielsweise kann die Verbindungssubstanz ein Klebstoff sein, insbesondere ein Pl-Klebstoff. Allerdings ist das beschriebene Verfahren nicht auf die Verwendung eines Klebstoffs beschränkt. Auch mit anderen Substanzen, welche nicht unter die Definition eines Klebstoffs fallen, können die Bauteile miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann die Verbindungssubstanz ein Oxid wie Silizium-Oxid sein. Wenn die Oberfläche im Nebenbereich aus einem Oxid gebildet ist, kann das als Verbindungssubstanz verwendete Oxid durch Fusion-Bonding mit der Oberfläche verbunden werden. Es ist daher bevorzugt, dass die Verbindungssubstanz ein Oxid ist, dass die Oberfläche des ersten Bauteils im Nebenbereich aus einem Oxid gebildet ist und/oder dass die Oberfläche des zweiten Bauteils im Nebenbereich aus einem Oxid gebildet ist.
Es genügt, dass die Bauteile über die Verbindungssubstanz zunächst schwach aneinander halten. Dies kann als eine vorläufige Verbindung aufgefasst werden. Eine solche kann im Falle eines Oxids wie Silizium-Oxid bereits vor dem Fusion-Bonding ausgebildet sein. Im weiteren Verlauf des Verfahrens kann die mit der Verbindungssubstanz erhaltene Verbindung noch gestärkt werden. Das kann insbesondere im Falle eines Oxids wie Silizium-Oxid als Verbindungssubstanz durch das Fusion-Bonding erfolgen.
Es genügt, dass die Verbindungssubstanz bei dem in Schritt a) bereitgestellten zweiten Bauteil im Nebenbereich angeordnet ist. Nach Schritt a) befindet sich auf dem ersten Bauteilvorzugsweise keine Verbindungssubstanz, welche unter die hierin verwendete Definition des Begriffs Verbindungssubstanz fällt. Das erleichtert das Verfahren insoweit, als dass die Verbindungssubstanz nicht auch noch auf das erste Bauteil aufgebracht werden muss. Die Verbindungssubstanz kommt dann erst in Schritt b) mit dem ersten Bauteil in Kontakt. Allerdings kann alternativ auch sowohl bei dem in Schritt a) bereitgestellten ersten Bauteil als auch bei dem in Schritt a) bereitgestellten zweiten Bauteil jeweils die Verbindungssubstanz im entsprechenden Nebenbereich angeordnet sein. In Schritt b) kommt dann die Verbindungssubstanz auf dem zweiten Bauteil mit der Verbindungssubstanz auf dem ersten Bauteil in Kontakt.
Das in Schritt a) bereitgestellte erste Bauteil hat mehrere Kontaktbereiche und das in Schritt a) bereitgestellte zweite Bauteil hat mehrere Kontaktbereiche und einen Nebenbereich. Spätestens im Laufe des Verfahrens wird auch auf der Oberfläche des ersten Bauteils ein Nebenbereich ausgebildet. Es genügt, dass das erste Bauteil und das zweite Bauteil jeweils genau einen Nebenbereich haben. In dem Fall bilden der Nebenbereich des ersten Bauteils und der Nebenbereich des zweiten Bauteils ein Paar. Nachfolgend wird auf diesen Fall eingegangen. Es ist aber auch möglich, dass das erste Bauteil und das zweite Bauteil jeweils mehrere voneinander getrennte Nebenbereiche haben. In dem Fall gibt es mehrere Paare aus jeweils einem Nebenbe- reich des ersten Bauteils und einem Nebenbereich des zweiten Bauteils. Für diese gilt jeweils das hierin für das genau eine Paar der Nebenbereiche Gesagte entsprechend.
In Schritt b) werden die beiden Bauteile zusammengeführt. Zum einen gelangen die Nanodrähte in den Kontaktbereichen der Oberfläche des ersten Bauteils mit jeweils einem der Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils in Kontakt. Spätestens am Ende des Verfahrens sind die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils und die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils paarweise über eine jeweilige Vielzahl der Nanodrähte miteinander verbunden. Spätestens am Ende des Verfahrens sind also ein erster Kontaktbereich der Oberfläche des ersten Bauteils über eine erste Vielzahl der Nanodrähte mit einem ersten Kontaktbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils verbunden, ein zweiter Kontaktbereich der Oberfläche des ersten Bauteils über eine zweite Vielzahl der Nanodrähte mit einem zweiten Kontaktbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils verbunden, usw. Allgemein ist also spätestens am Ende des Verfahrens ein n-ter Kontaktbereich der Oberfläche des ersten Bauteils über eine n-te Vielzahl der Nanodrähte mit einem n-ten Kontaktbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils verbunden, was für alle n zwischen 1 und der Gesamtzahl der Kontaktbereiche pro Bauteil gilt.
Die Nanodrähte haben jeweils zwei Enden. Ein jeweiliges erstes Ende der Nanodrähte ist vorzugsweise spätestens am Ende von Schritt a) in dem entsprechenden Kontaktbereich der Oberfläche des ersten Bauteils fest mit der Oberfläche des ersten Bauteils verbunden. Ein jeweiliges zweites Ende der Nanodrähte gelangt durch Schritt b) in dem entsprechenden Kontaktberiech der Oberfläche des zweiten Bauteils mit der Oberfläche des zweiten Bauteils in Kontakt. Bevorzugt steht das jeweilige erste Ende der Nanodrähte senkrecht auf der Oberfläche des ersten Bauteils und/oder steht das jeweilige zweite Ende der Nanodrähte senkrecht auf der Oberfläche des zweiten Bauteils. Allerdings kommt es nicht darauf an, dass die Nanodrähte wie in diesem Absatz beschrieben präzise angeordnet werden. Insbesondere stellt es für das beschriebene Verfahren kein Problem dar, wenn Nanodrähte - wie in der Praxis oft der Fall - ungleichmäßig gewachsen sind und nicht alle gleich orientiert sind.
Die Nanodrähte auf dem ersten Bauteil sind in den Kontaktbereichen der Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet. Mit der Oberfläche des ersten Bauteils sind die Nanodrähte bereits spätestens am Ende von Schritt a) verbunden. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Nanodrähte in Schritt a) oder vor Beginn des Verfahrens durch galvanisches Wachstum in den Kontaktbereichen der Oberfläche des ersten Bauteils auf die Oberfläche des ersten Bauteils gewachsen werden. Denkbar ist aber auch, dass die Nanodrähte in Schritt a) oder vor Beginn des Verfahrens zunächst gesondert erzeugt werden, beispielsweise durch galvanisches Wachstum, und anschließend auf die Oberfläche des ersten Bauteils transferiert werden, so dass die Nanodrähte in den Kontaktbereichen der Oberfläche des ersten Bauteils mit der Oberfläche des ersten Bauteils verbunden werden. Die Nanodrähte sind vorzugsweise aus dem gleichen Material gebildet wie die Oberfläche des ersten Bauteils in den Kontaktbereichen. So können die Nanodrähte besonders gut an der Oberfläche des ersten Bauteils haften. Vorzugsweise sind die Nanodrähte und die Oberfläche des ersten Bauteils in den Kontaktbereichen jeweils aus einem Metall gebildet, insbesondere aus Kupfer. Die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils sind insbesondere dadurch definiert, dass die Nanodrähte spätestens am Ende von Schritt a) in diesen Bereichen angeordnet sind. Dass die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils voneinander beabstandet angeordnet und elektrisch isoliert sind, impliziert darüber hinaus jedoch, dass die Oberfläche des ersten Bauteils zwischen den Kontaktbereichen aus einem anderen, elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Insoweit können die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils bereits als solche erkannt werden, bevor die Nanodrähte aufgewachsen werden.
Nach Schritt b) sind die Nanodrähte in den Kontaktbereichen der Oberfläche des zweiten Bauteils mit der Oberfläche des zweiten Bauteils in Kontakt. Dies kann ein loser Kontakt sein. Das bedeutet, dass die Nanodrähte zwar die Oberfläche des zweiten Bauteils berühren, aber noch nicht fest damit verbunden sind. Eine solche feste Verbindung wird in dem Fall erst im weiteren Verlauf des Verfahrens erzeugt. Allerdings ist nicht ausgeschlossen, dass die Nanodrähte bereits am Ende von Schritt b) bereits mit der Oberfläche des zweiten Bauteils verbunden sind. In dem Fall wird diese Verbindung im weiteren Verlauf des Verfahrens gefestigt.
Die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils sind insbesondere dadurch definiert, dass die Nanodrähte spätestens am Ende von Schritt b) in diesem Bereich mit der Oberfläche des zweiten Bauteils in Kontakt stehen. Dass die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils voneinander beabstandet angeordnet und elektrisch isoliert sind, impliziert darüber hinaus jedoch, dass die Oberfläche des zweiten Bauteils zwischen den Kontaktbereichen aus einem anderen, elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Insoweit können die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils bereits als solche erkannt werden, bevor die Nanodrähte in Schritt b) mit der Oberfläche des zweiten Bauteils in Kontakt gelangen.
Die Nanodrähte sind vorzugsweise aus dem gleichen Material gebildet wie die Oberfläche des zweiten Bauteils in den Kontaktbereichen. So können die Nanodrähte besonders gut an der Oberfläche des zweiten Bauteils haften. Vorzugsweise sind die Nanodrähte und die Oberfläche des zweiten Bauteils in den Kontaktbereichen jeweils aus einem Metall gebildet, insbesondere aus Kupfer.
Zum anderen wird mit der Verbindungssubstanz auf dem zweiten Bauteil eine Verbindung des Nebenbereichs der Oberfläche des ersten Bauteils zu einem Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils ausgebildet. Sofern es sich bei der Verbindungssubstanz um einen Klebstoff handelt, ist diese Verbindung eine Klebeverbindung. Sofern es sich bei der Verbindungssubstanz um ein Oxid wie Silizium-Oxid handelt und die entsprechende Oberfläche im Nebenbereich aus einem Oxid gebildet ist, ist diese Verbindung ein Oxid-Bond.
Ist die Verbindungssubstanz nur bei dem in Schritt a) bereitgestellten zweiten Bauteil im Nebenbereich angeordnet, nicht aber auf dem in Schritt a) bereitgestellten ersten Bauteil, wird die Verbindung nur mit dieser Verbindungssubstanz ausgebildet.
Die Verbindungssubstanz auf dem zweiten Bauteil ist in dem Nebenbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils angeordnet. Mit der Oberfläche des zweiten Bauteils ist die Verbindungssubstanz bereits spätestens am Ende von Schritt a) verbunden. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Verbindungssubstanz in Schritt a) oder vor Beginn des Verfahrens im Nebenbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils auf die Oberfläche des zweiten Bauteils aufgebracht wird. Der Nebenbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils ist dadurch definiert, dass die Verbindungssubstanz spätestens am Ende von Schritt a) in diesem Bereich angeordnet ist. Darüber hinaus muss der Nebenbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils nicht als gesonderter Bereich zu erkennen sein. Letzteres ist aber auch möglich, beispielsweise indem die Oberfläche des zweiten Bauteils im Nebenbereich aus einem anderen Material gebildet ist als außerhalb des Nebenbereichs. Insbesondere kann der Nebenbereich durch den Teil der Oberfläche des zweiten Bauteils gebildet sein, welcher zu keiner der Kontaktbereiche des zweiten Bauteils gehört. Die Kontaktbereiche können voneinander elektrisch isoliert sein, indem die Oberfläche des zweiten Bauteils im Nebenbereichs elektrisch isolierend ist.
Spätestens nach Schritt b) ist die Verbindungssubstanz in dem Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils mit der Oberfläche des ersten Bauteils in Kontakt. Insoweit können die beiden Bauteile über die Verbindungssubstanz miteinander verbunden sein.
Handelt es sich bei der Verbindungssubstanz um einen Klebstoff, kann der Klebstoff zu einem beliebigen Zeitpunkt nach Schritt b) aushärten. Dass der Klebstoff nicht bereits ausgehärtet ist, wenn die beiden Bauteile in Schritt b) zusammengeführt werden, ergibt sich selbstverständlich aus dem Umstand, dass eine Klebeverbindung ausgebildet wird.
Der Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils ist dadurch definiert, dass die Verbindungssubstanz spätestens am Ende von Schritt b) in diesem Bereich mit der Oberfläche des ersten Bauteils in Kontakt steht. Darüber hinaus muss der Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils nicht als gesonderter Bereich zu erkennen sein. Insbesondere muss der Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils nicht schon vor Schritt b) als solcher zu erkennen sein. Es genügt, dass der Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils dadurch gebildet wird, dass die Verbindungssubstanz in Schritt b) mit diesem Teil der Oberfläche des ersten Bauteils in Kontakt gelangt. Allerdings ist es auch möglich, dass der Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils bereits vor Schritt b) als gesonderter Bereich zu erkennen ist, beispielsweise indem die Oberfläche des ersten Bauteils im Nebenbereich aus einem anderen Material gebildet ist als außerhalb des Nebenbereichs. Insbesondere kann der Nebenbereich durch den Teil der Oberfläche des ersten Bauteils gebildet sein, welcher zu keiner der Kontaktbereiche des ersten Bauteils gehört. Die Kontaktbereiche können voneinander elektrisch isoliert sein, indem die Oberfläche des ersten Bauteils im Nebenbereichs elektrisch isolierend ist.
Ist sowohl bei dem in Schritt a) bereitgestellten ersten Bauteil als auch bei dem in Schritt a) bereitgestellten zweiten Bauteil jeweils die Verbindungssubstanz im entsprechenden Nebenbereich angeordnet, wird mit der Verbindungssubstanz auf dem zweiten Bauteil insoweit eine mechanische Verbindung zu einem Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils ausgebildet, als dass die Verbindungssubstanz auf dem zweiten Bauteil an der Ausbildung dieser Verbindung beteiligt ist. Darüber hinaus ist auch die Verbindungssubstanz auf dem ersten Bauteil an der Ausbildung dieser Verbindung beteiligt.
Mit dem beschriebenen Verfahren können die beiden Bauteile zugleich auf zwei Arten miteinander verbunden werden. Einerseits kann über die Verbindungssubstanz eine Verbindung zwischen den Bauteilen erhalten werden. Im Falle eines Klebstoffs als Verbindungssubstanz genügt es dafür, dass der Klebstoff nach Schritt b) aushärtet. Andererseits können über die Nanodrähte mehrere Nanodrahtverbindungen zwischen den Bauteilen erhalten werden. Die Nanodrahtverbindungen werden spätestens durch Schritt c) erhalten. Die mit der Verbindungssubstanz gebildete Verbindung dient insbesondere dem Zweck, die beiden Bauteile fest miteinander zu verbinden, so dass sich die beiden Bauteile bis zur endgültigen Ausbildung der Nanodrahtverbindungen nicht mehr relativ zueinander verschieben. Insoweit ist diese Verbindung ein Hilfsmittel, welches während des Verfahrens genutzt wird. Darüber hinaus hat dient diese Verbindung aber auch dem Zweck, die beiden Bauteile dauerhaft mechanisch miteinander zu verbinden. Insoweit hat diese Verbindung auch nach Abschluss des Verfahrens einen Zweck. Neben der durch die Verbindungssubstanz gebildete Verbindung sind die beiden Bauteile auch durch die Nanodrahtverbindungen mechanisch miteinander verbunden.
In Schritt c) werden zumindest die Nanodrähte und die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils auf eine Temperatur von mindestens 90°C, insbesondere von mindestens 170°C erwärmt und/oder wird mittels Plasmaaktivierung zumindest auf die Nanodrähte und die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils eingewirkt. Der„und"-Fall ist bevorzugt. In dem Fall kann sich die Erwärmung durch die Plasmaaktivierung ergeben und/oder durch eine zusätzliche Heizmaßnahme erreicht werden.
Durch die Erwärmung und/oder das Einwirken mittels Plasmaaktivierung verbinden sich die Nanodrähte - soweit nicht ohnehin schon der Fall - mit der Oberfläche des zweiten Bauteils. Zuvor wurde beschrieben, dass nach Schritt b) ein nur loser Kontakt zwischen den Nanodrähten und der Oberfläche des zweiten Bauteils bestehen kann, welcher im weiteren Verlauf des Verfahrens gefestigt werden kann. Mit Schritt c) kann diese Festigung erreicht werden. Durch die Erwärmung und/oder das Einwirken mittels Plasmaaktivierung können sich die Nanodrähte und die Oberfläche des zweiten Bauteils auf atomarer Ebene miteinander verbinden. Die Verbindung kann weiter gefestigt werden, indem die Bauteile temporär aneinandergedrückt werden.
Spätestens durch Schritt c) entstehen zwischen den Kontaktbereichen Nanodrahtverbindungen zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil. Diese Nanodrahtverbindungen sind dann besonders stark, wenn die Oberfläche des ersten Bauteils in den Kontaktbereichen, die Nanodrähte und die Oberfläche des zweiten Bauteils in den Kontaktbereichen aus dem gleichen Material gebildet sind. Das ist entsprechend bevorzugt. Besonders bevorzugt ist dieses Material ein Metall, insbesondere Kupfer.
Um die Nanodrähte mit der Oberfläche des zweiten Bauteils zu verbinden, genügt es, dass in Schritt c) die Nanodrähte und die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils erwärmt werden. Allerdings ist es für die Ausbildung dieser Verbindung unerheblich, ob auch weitere Teile der beiden Bauteile erwärmt werden. Am einfachsten wird Schritt c) durchgeführt, indem das erste Bauteil und das zweite Bauteil insgesamt erwärmt werden, beispielsweise indem die beiden Bauteile zusammen in einen Ofen gegeben werden. Für das Einwirken mittels Plasmaaktivierung in Schritt c) genügt es, dass mit der Plasmaaktivierung auf die Nanodrähte und die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils eingewirkt wird. Allerdings ist es für die Ausbildung dieser Verbindung unerheblich, ob auch weitere Teile der beiden Bauteile der Plasmaaktivierung ausgesetzt werden. Schritt c) kann daher auch einfach dadurch durchgeführt werden, dass das erste Bauteil und das zweite Bauteil insgesamt der Plasmaaktivierung ausgesetzt werden. Das für die Plasmaaktivierung verwendete Plasma kann dazu genutzt werden, sowohl die Nanodrähte als auch beispielsweise ein Oxid der Kontaktflächen zu aktivieren. Mit letzterem können Oxid-Oxid-Bonds ausgebildet werden.
Für die Erwärmung in Schritt c) genügt eine vergleichsweise geringe Temperatur. Bereits mit 90°C können zufriedenstellende Ergebnisse erreicht werden. Insbesondere genügt für das beschriebene Verfahren eine Erwärmung auf eine Temperatur, welche erheblich geringer ist als die üblicherweise für das Hybridbonden erforderlichen Temperaturen. Zudem genügt es, dass die Erwärmung in Schritt c) kurzzeitig erfolgt. Insbesondere genügt für das beschriebene Verfahren eine Erwärmung über eine Zeitspanne, welche erheblich kürzer ist als die üblicherweise für das Hybridbonden erforderlichen Zeitspannen.
Durch die Schritte b) und c) werden die beiden Bauteile über die Nanodrähte und die Verbindungssubstanz miteinander verbunden. Die Schritte b) und c) werden also insbesondere derart durchgeführt, dass neben der mit der Verbindungssubstanz gebildeten Verbindung mehrere Nanodrahtverbindungen zwischen der Oberfläche des ersten Bauteils und der Oberfläche des zweiten Bauteils entsteht.
Die Erwärmung in Schritt c) erfolgt vorzugsweise auf eine Temperatur von 90 bis 300°C, insbesondere auf 170°C. Vorzugsweise liegt die Temperatur der beiden Bauteile während des gesamten Verfahrens unter 300°C, insbesondere unter 200°C.
Die Erwärmung in Schritt c) erfolgt vorzugsweise für eine Zeitspanne von 1 bis 10 min, insbesondere von 2 min. Vorzugsweise liegt die Temperatur der beiden Bauteile während des gesamten Verfahrens für nicht mehr als 10 min über einem Wert von 50°C.
Unabhängig von der tatsächlich gewählten Temperatur und von der tatsächlichen Zeitspanne für die Erwärmung ist das beschriebene Verfahren vorteilhaft, insbesondere im Vergleich zum Hybridbonden. Allgemein verbinden sich die Nanodrähte besser mit der Oberfläche des zweiten Bauteils als sich beispielsweise massive Metallkontakte beim Hybridbonden miteinander verbinden. Um einen massiven Metallkontakt auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen, ist ein größerer Wärmeeintrag erforderlich als dies bei einem Nanodraht der Fall ist. Dies korrespondiert mit einer höheren Tem- peratur und/oder einer größeren Zeitspanne für das Erwärmen. Das beschriebene Verfahren ist daher insbesondere gegenüber dem Hybridbonden besonders schonend.
Darüber hinaus ist das beschriebene Verfahren insbesondere gegenüber dem Hybridbonden besonders einfach. Es hat sich herausgestellt, dass die Reinraumanforderungen bei dem beschriebenen Verfahren geringer sind und einfacher eingehalten werden können. Dies liegt insbesondere an der Verwendung der Nanodrähte. Während ein Staubkorn beispielsweise beim Hybridbonden den Kontakt zwischen zwei Kontakten verhindern kann, ist dies bei dem beschriebenen Verfahren nur bei den unmittelbar betroffenen Nanodrähten der Fall. Die neben dem Staubkorn liegenden Nanodrähte können nach wie vor die Verbindung ausbilden.
Insbesondere im Vergleich zu Verfahren, die alternativ zum Hybridbonden eingesetzt werden, ist das beschriebene Verfahren besonders präzise. Bekannte Verfahren erlauben oft nur, vergleichsweise groß ausgebildete und/oder vergleichsweise weit voneinander entfernt angeordnete Kontakte miteinander zu verbinden. Bei dem beschriebenen Verfahren können die Kontaktbereiche hingegen besonders klein ausgebildet und/oder besonders nah beieinander angeordnet sein. Das ist durch die Verbindungssubstanz möglich, weil die beiden Bauteile mit dieser fest miteinander verbunden werden können, bevor die Nanodrahtverbindungen ausgebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils gegenüber dem Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils erhoben.
Die Nanodrähte können eine vernachlässigbar kleine Länge im Vergleich zur Ausdehnung der Verbindungssubstanz haben. Durch die Erhebung der Kontaktbereiche können die Nanodrähte trotzdem die Oberflächen der beiden Bauteile miteinander verbinden. Insbesondere in der beschriebenen Ausgestaltung kann die Oberfläche des zweiten Bauteils eben sein.
Die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils können gegenüber dem Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils erhoben sein, indem die Kontaktbereiche der Oberfläche auf einem jeweiligen Kontakt ausgebildet ist, welcher auf das übrige erste Bauteil aufgesetzt ist. Der Kontakt kann beispielsweise ein Metallpad sein. In einem solchen Fall wird das Metallpad als Teil des ersten Bauteils aufgefasst. Die Oberfläche des ersten Bauteils ist also im Bereich des Metallpads durch die Oberfläche des Metallpads gebildet.
Es gibt zahlreiche Alternativen zu der beschriebenen Ausführungsform. Denkbar ist beispielswiese, dass der Nebenbereich des zweiten Bauteils vertieft ist und die Oberfläche des ersten Bauteils eben ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist bei dem in Schritt a) bereitgestellten zweiten Bauteil die Oberfläche in den Kontaktbereichen mit einer Metallisierungsschicht metallisiert, wobei sich die Metallisierungsschicht auch zumindest teilweise über einen seitlichen Rand der Verbindungssubstanz auf dem zweiten Bauteil erstreckt.
Die Nanodrähte können besonders gut an ein Metall angebunden werden. Das gilt insbesondere, wenn die Nanodrähte ebenfalls aus einem Metall gebildet sind, vor allem wenn die Nanodrähte und die Metallisierungsschicht aus dem gleichen Metall gebildet sind. Durch die Metallisierungsschicht kann die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche des zweiten Bauteils in den Kontaktbereichen ermöglicht werden.
Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung vorgestellt. Die Anordnung umfasst ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil, wobei das erste Bauteil und das zweite Bauteil jeweils eine Oberfläche mit einem Nebenbereich und einer Mehrzahl von außerhalb des Nebenbereichs ausgebildeten elektrisch leitenden Kontaktbereichen aufweisen, wobei die Kontaktbereiche jeweils voneinander beabstandet angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind, und wobei das erste Bauteil und das zweite Bauteil miteinander verbunden sind, indem
- die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils und die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils paarweise über eine jeweilige Vielzahl von Nanodrähten miteinander verbunden sind, und
- der Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils und der Nebenbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils über eine Verbindungssubstanz miteinander verbunden sind. Die beschriebenen Vorteile und Merkmale des Verfahrens sind auf die Anordnung anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Das Verfahren ist vorzugsweise zur Herstellung der Anordnung eingerichtet. Die Anordnung ist vorzugsweise mit dem Verfahren hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung grenzen die Kontaktbereiche der Oberfläche des ersten Bauteils jeweils an den Nebenbereich der Oberfläche des ersten Bauteils an und/oder grenzen die Kontaktbereiche der Oberfläche des zweiten Bauteils jeweils an den Nebenbereich der Oberfläche des zweiten Bauteils an. Der „und"-Fall ist bevorzugt.
In dieser Ausführungsform können die Oberflächen der beiden Bauteile jeweils besonders effizient genutzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren und die darin dargestellten Größenverhältnisse sind nur schematisch. Es zeigen:
Fig. 1: ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil, welche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren miteinander verbunden werden können, so dass eine erfindungsgemäße Anordnung gebildet wird,
Fig. 2: die erfindungsgemäße Anordnung, welche mit den Bauteilen aus Fig. 1 erhalten werden kann.
Fig. 1 zeigt ein erstes Bauteil 2 und ein zweites Bauteil 3. Die beiden Bauteil 2, 3 sind dazu bestimmt, miteinander verbunden zu werden.
In drei Kontaktbereichen 8 einer Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 befindet sich jeweils eine Vielzahl von Nanodrähten 7 auf der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2. In einem Nebenbereich 10 einer Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 befindet sich eine Verbindungssubstanz 9 auf der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3. Außerhalb der Zeichenebene sind die zu in Fig. 1 zu erkennenden Teile des Nebenbereichs 10 der Oberfläche 4 des zweiten Bauteils 2 miteinander verbunden, so dass ein zusammenhängender Nebenbereich 10 gebildet ist. Zwischen den Kontaktbereichen 8 der Ober- fläche 4 des ersten Bauteils 2 weist die Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 einen Nebenbereich 10 auf. Außerhalb der Zeichenebene sind die zu in Fig. 1 zu erkennenden Teile des Nebenbereichs 10 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 miteinander verbunden, so dass ein zusammenhängender Nebenbereich 10 gebildet ist. In diesem kann eine auf dem zweiten Bauteil 3 befindliche Verbindungssubstanz 9 mit der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 in Kontakt gebracht werden. Zwischen den zu erkennenden Teilen des Nebenbereichs 10 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 weist die Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 drei Kontaktbereiche 8 auf. In diesen können die Nanodrähte 7 auf dem ersten Bauteil 2 mit der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 in Kontakt gebracht werden. So können die Bauteile 2,3 über die Nanodrähte 7 und über die Verbindungssubstanz 9 miteinander verbunden werden.
Die Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 sind gegenüber dem Nebenbereich 10 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 durch eine Erhebung 6 erhoben.
Bei dem zweiten Bauteil 3 ist die Oberfläche 5 in den Kontaktbereichen 8 jeweils mit einer Metallisierungsschicht 11 metallisiert. Die Metallisierungsschicht 11 erstreckt sich auch zumindest teilweise über einen seitlichen Rand 12 der Verbindungssubstanz 9 auf dem zweiten Bauteil 3.
Die Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 ist in den Kontaktbereichen 8 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 aus einem elektrisch leitenden Material gebildet. Die Nanodrähte 7 sind aus einem elektrisch leitenden Material gebildet. Die Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 ist in den Kontaktbereichen 8 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 aus einem elektrisch leitenden Material gebildet.
Die beiden Bauteile 2 und 3 können mit einem Verfahren miteinander verbunden werden, welches die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen der in Fig. 1 gezeigten Bauteile 2,3, b) Zusammenführen des ersten Bauteils 2 und des zweiten Bauteils 3, so dass
■ die Nanodrähte 7 in den Kontaktbereichen 8 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 mit jeweils einem der Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 in Kontakt gelangen, und ■ mit der Verbindungssubstanz 9 auf dem zweiten Bauteil 3 eine Verbindung zu einem Nebenbereich 10 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 ausgebildet wird, wobei der Nebenbereich 10 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 außerhalb der Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 angeordnet ist, c) Erwärmen zumindest der Nanodrähte 7 und der Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 auf eine Temperatur von mindestens 90°C, und/oder
Einwirken mittels Plasmaaktivierung zumindest auf die Nanodrähte 7 und die Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3, wobei durch die Schritte b und c die Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 und die Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 paarweise über eine jeweilige Vielzahl der Nanodrähte 7 miteinander verbunden werden.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung 1, welche mit diesem Verfahren erhalten werden kann. Die Anordnung 1 umfasst das erste Bauteil 2 und das zweite Bauteil 3. Das erste Bauteil 2 und das zweite Bauteil 3 weisen jeweils eine Oberfläche 4,5 mit einem Nebenbereich 10 und einer Mehrzahl von außerhalb des Nebenbereichs 10 ausgebildeten elektrisch leitenden Kontaktbereichen 8 auf. Die Kontaktbereiche 8 sind jeweils voneinander beabstandet angeordnet und voneinander elektrisch isoliert. Das erste Bauteil 2 und das zweite Bauteil 3 sind miteinander verbunden, indem
- die Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 und die Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 paarweise über eine jeweilige Vielzahl von Nanodrähten 7 miteinander verbunden sind, und
- der Nebenbereich 10 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 und der Nebenbereich 10 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 über eine Verbindungssubstanz 9 miteinander verbunden sind.
Die Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 grenzen jeweils an den Nebenbereich 10 der Oberfläche 4 des ersten Bauteils 2 an und die Kontaktbereiche 8 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 grenzen jeweils an den Nebenbereich 10 der Oberfläche 5 des zweiten Bauteils 3 an. Bezugszeichenliste
1 Anordnung
2 erstes Bauteil 3 zweites Bauteil
4 Oberfläche des ersten Bauteils
5 Oberfläche des zweiten Bauteils
6 Erhebung
7 Nanodrähte 8 Kontaktbereich
9 Verbindungssubstanz
10 Nebenbereich
11 Metallisierung
12 seitlicher Rand

Claims

Ansprüche Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (2) mit einem zweiten Bauteil (3), wobei das erste Bauteil (2) und das zweite Bauteil (3) jeweils eine Oberfläche (4,5) mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontaktbereichen (8) aufweisen, welche voneinander beabstandet angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind, und wobei das Verfahren umfasst: a) Bereitstellen des ersten Bauteils (2), wobei sich auf der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) in den Kontaktbereichen (8) eine jeweilige Vielzahl von elektrisch leitenden Nanodrähten (7) befindet, und Bereitstellen des zweiten Bauteils (3), wobei sich auf der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3) außerhalb der Kontaktbereiche (8) in einem Nebenbereich (10) eine Verbindungssubstanz (9) befindet, wobei die Verbindungssubstanz (9) dazu geeignet ist, die Bauteile (2,3) über die Verbindungssubstanz (9) miteinander zu verbinden, b) Zusammenführen des ersten Bauteils (2) und des zweiten Bauteils (3), so dass
■ die Nanodrähte (7) in den Kontaktbereichen (8) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) mit jeweils einem der Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3) in Kontakt gelangen, und
■ mit der Verbindungssubstanz (9) auf dem zweiten Bauteil (3) eine Verbindung zu einem Nebenbereich (10) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) ausgebildet wird, wobei der Nebenbereich (10) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) außerhalb der Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) angeordnet ist, c) Erwärmen zumindest der Nanodrähte (7) und der Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3) auf eine Temperatur von mindestens 90°C, und/oder
Einwirken mittels Plasmaaktivierung zumindest auf die Nanodrähte (7) und die Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3), wobei durch die Schritte b) und c) die Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) und die Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3) paarweise über eine jeweilige Vielzahl der Nanodrähte (7) miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) gegenüber dem Nebenbereich (10) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) erhoben sind.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei dem in Schritt a) bereitgestellten zweiten Bauteil (3) die Oberfläche (5) in den Kontaktbereichen (8) mit einer Metallisierungsschicht (11) metallisiert ist, wobei sich die Metallisierungsschicht (11) auch zumindest teilweise über einen seitlichen Rand (12) der Verbindungssubstanz (9) auf dem zweiten Bauteil (3) erstreckt.
4. Anordnung (1) umfassend ein erstes Bauteil (2) und ein zweites Bauteil (3), wobei das erste Bauteil (2) und das zweite Bauteil (3) jeweils eine Oberfläche (4,5) mit einem Nebenbereich (10) und einer Mehrzahl von außerhalb des Nebenbereichs (10) ausgebildeten elektrisch leitenden Kontaktbereichen (8) aufweisen, wobei die Kontaktbereiche (8) jeweils voneinander beabstandet angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind, und wobei das erste Bauteil (2) und das zweite Bauteil (3) miteinander verbunden sind, indem
- die Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) und die Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3) paarweise über eine jeweilige Vielzahl von Nanodrähten (7) miteinander verbunden sind, und
- der Nebenbereich (10) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) und der Nebenbereich (10) der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3) über eine Verbindungssubstanz (9) miteinander verbunden sind.
5. Anordnung (1) nach Anspruch 4, wobei die Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) jeweils an den Nebenbereich (10) der Oberfläche (4) des ersten Bauteils (2) angrenzen und/oder die Kontaktbereiche (8) der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3) jeweils an den Nebenbereich (10) der Oberfläche (5) des zweiten Bauteils (3) angrenzen.
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