JP2023518076A - 部品の接続 - Google Patents

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ダッシンガー，フロリアン
ケドナウ，セバスチャン
ルステイエ，ファラフ
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    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
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    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/32227—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the layer connector connecting to a bond pad of the item
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Abstract

第一部品（２）を第二部品（３）に接続する方法であって、ａ）接続要素（６）を設けるステップであって、接続要素（６）は、接続要素（６）の第一側（１０）にある第一接続面（７）上と接続要素（６）の第一側（１０）と反対の第二側（１１）にある第二接続面（８）上とのそれぞれに、多数のナノワイヤ（１）を備えており、第一接続面（７）と第二接続面（８）は、互いに対して電気的に絶縁されている、ステップと、ｂ）第一部品（２）の接触面（４）と接続要素（６）の第一接続面（７）とを合わせるステップと、ｃ）第二部品（３）の接触面（５）と接続要素（６）の第二接続面（８）とを合わせるステップとを含む方法である。【選択図】図２

Description

本発明は、第一部品を第二部品に接続する方法及び接続要素に関し、また、互いに接続された２つの部品の装置にも関し、特に電子部品に関連するものに関する。
本発明は、さらに、第一接触面を第二接触面に接続する方法と、第一接触面を第二接触面に接続するために接続要素を使用することに関し、また、互いに接続された２つの接触面の装置にも関し、特に電子部品に関連するものに関する。
多種多様な用途において、物体同士を接続するニーズは存在する。例えば、２つの金属物体や、異なる材料で作られた２つの物体を、互いに接続するような場合がある。特にエレクトロニクス分野がこれに該当する。従来技術からは、このような接続部を形成するための様々な方法が知られている。特に知られているのは、例えば、銅製の電気導体又は物体を、溶接・硬ろう付け・軟ろう付け・接着結合・ネジ締め・リベット締め・エンボス加工を用いて接続する方法である。この種の方法では、下準備された表面を互いに対して正確に合わせて接続される。したがって、接続対象の物体は、その長さ及び接続位置に関して、明確に且つ幾何学的に定められ準備される必要がある。さらに、接続部を作製するための準備、例えば、穿孔又は対応する接続要素の用意等を事前に行わなければならない。接着結合・ネジ締め・リベット締めによる接続技術は、室温で行う処理である。一方、溶接・軟ろう付け・硬ろう付けは、高温で行う処理であり、液体金属が製造され、これが所定容積に充填されたり、接合部と金属的に相互作用する。
溶接は、通常は１４００℃にもなる相当な温度が投入されるため、一方では、対象の物体を相当な程度まで加熱することにより可燃性材料による火災を引き起こす虞があるという不利な点がある。接続対象の物体の表面に視覚的変化も起こることがあり、これは特にラッカー、フィルム又はコーティングで前処理された表面では問題となる場合がある。加えて、溶接できない材料も多い。
例えば銅の硬ろう付けも、相当な熱エネルギーが投入されるため、接続部に関連する部品がかなり（特に４００℃超まで）加熱されることが起こり得る。これは、引火性材料を発火させかねない。
例えば銅の軟ろう付けは、接続部のせん断強度が所望よりも低い一方で、軟ろう付けの場合には、温度負荷が変化することによる金属の脱混合、ひいては接続部の脆化につながるという不利な点がありうる。これにより、接続部の不具合が生じる場合がある。さらに、軟ろう付けは、例えば純銅よりも接続部の伝達抵抗が非常に大きいという不利な点がある。この他に軟ろう付け接続部の不利な点としては、機械的疲労強度が低いことがあるが、通常は約１２０℃までしか存在しない。このような接続部の酸性媒質に対する耐食性も不十分であることが多い。
特に伝導性の部品（例として銅部品等）の接着結合の際には、この接着結合によって電気的な伝達抵抗が相当な程度まで悪影響を受けるという不利な点がよくある。伝導性の結合が、接続部の機械的強度の点における機械的要件を常に満たすことは不可能である。また、十分な機械的強度があっても、通常はせいぜい１２０℃の温度範囲までしか存在しない。これにより、特に、温暖又は高温の環境での使用や、高温媒質の使用が不可能になる場合がある。
ネジ締め及びリベット締めの場合には、パーツを特に正確に結合しなければならない。また、ネジ締め又はリベット締めでの接続で必要な穴や構造により、構築物全体の視覚的及び機械的外観の視覚的損傷が生じることはよくある。さらに、構築の観点では、接続が行われるべき正確な位置が事前に分かっているようにすることが必要である。それにより、長さが決まっていない部品を使用することがより複雑になるか又は妨げられる場合がある。さらに、このような接続部の場合には、通常は部品間に残留間隙が存在する。毛細管現象によって残留間隙に水分が入り込むことがあり、続いて腐食が引き起こされる。腐食は接続部にダメージを与えかねない。また、接続部の電気や熱による伝達抵抗も増加する場合がある。さらに、ネジ締め又はリベット締め用の穴が、接続部の領域で漏れを引き起こすこともある。これにより、例えば容器又は圧力システムでこのような接続部を使用することが、特に、密閉手段がさらに必要である点で、より困難になる場合がある。
このことから、本発明の目的は、先行技術に関連して考察された技術的な問題を解決するか又は少なくとも軽減することである。特に機械的に安定であり且つ特に良好な熱伝導性を有する接続部が、特に信頼性が高く且つ簡易な態様で部品同士の間に形成されているか又は形成するように、第一部品を第二部品に接続する方法及び接続要素を提供すること、また、互いに接続された２つの部品の装置を提供することが意図されている。
このことから、本発明の目的は、先行技術に関連して考察された技術的な問題を解決するか又は少なくとも軽減することである。特に機械的に安定であり且つ特に良好な熱伝導性を有する接続部が、特に信頼性が高く且つ簡易な態様で部品同士の間に形成されているか又は形成するように、第一部品を第二部品に接続する方法及び接続要素を提供すること、また、互いに接続された２つの部品の装置を提供することが意図されている。
特に、特に機械的に安定であり且つ特に良好な電気伝導性及び熱伝導性の少なくとも一方を有する接続部が、特に信頼性が高く且つ簡易な態様で接触面同士の間に形成されているか又は形成されるように、第一接触面を第二接触面に接続する方法と、第一接触面を第二接触面に接続するために接続要素を使用することを提供すること、また、互いに接続された２つの接触面の装置を提供することも意図されている。
前述の目的は、独立特許請求項の特徴による方法、接続要素、接続要素の使用、及び装置によって達成される。従属請求項はそれぞれ、有利な構成を示している。請求項において個々に詳述する特徴は、技術的に有意な任意の態様で互いに組み合わせ可能であり、本発明の更なる変形例を詳述している本明細書の説明的な技術内容によって補完されうる。
本発明によれば、第一部品を第二部品に接続する方法が提示される。この方法は、
ａ）接続要素を設けるステップであって、
接続要素は、接続要素の第一側にある第一接続面上と接続要素の第一側と反対の第二側にある第二接続面上とのそれぞれに、多数のナノワイヤを備えており、
第一接続面と第二接続面は、互いに対して電気的に絶縁されている、ステップと、
ｂ）第一部品の接触面と接続要素の第一接続面とを合わせるステップと、
ｃ）第二部品の接触面と接続要素の第二接続面とを合わせるステップと
を含む。
第一部品及び第二部品は、例えば、半導体部品、コンピュータチップ、マイクロプロセッサ又はプリント回路基板等の電子部品であることが好ましい。第一部品又は第二部品又はその両方は、少なくとも部分的に熱伝導性であることが好ましい。第一部品又は第二部品又はその両方は、全体的又は部分的に電気伝導性であるか又は電気的に絶縁であってもよい。接続面同士の間が電気的に絶縁であることにより、電気伝導性部品が電気伝導可能な態様で互いに接続されない。
ここで使用される意味における電気伝導性や熱伝導性は、特に金属（例として銅）に存在するものであり、一般に「電気伝導性の」又は同義語として「電気伝導的な」、「熱伝導性の」又は「熱伝導的な」とも言われる。特に、一般に電気絶縁又は熱絶縁又はその両方であるとみなされる材料が電気伝導性であるか又は熱伝導性であるか又はその両方であるとみなされることは、ここでは意図されていない。第一接続面と第二接続面との間の電気抵抗が四端子測定において少なくとも１００ＫΩと測定される場合は、第一接続面と第二接続面は互いに電気的に絶縁されているとみなすことが意図されている。この測定は、室温、空気湿度２０％、定電圧（すなわち交流電圧ではない）で行われたものであり、第一接続面上及び第二接続面上のそれぞれの電極を用いており、電極は１ｃｍ２の面積にわたってそれぞれの接続面に接触している。
本方法は、エレクトロニクスの分野での用途に制限されない。例えば、（第一部品としての）センサ等の部品が（第二部品としての）壁又はマウントに、本方法によって固定されることも可能である。本方法を用いて、特に機械的に安定であり、電気絶縁であり、好ましくは熱伝導性である接続部を、第一部品と第二部品との間に形成することが可能である。このように、本方法は、２つの部品の間に対応する接続部が必要とされる全ての分野で採用されうる。本方法は、所定の大きさの部品に限定されることもない。したがって、本方法は、例えばエレクトロニクス、特にマイクロエレクトロニクスの分野での用途に、又は、巨視的レベルの相当な大きさの部品の接続に適する。
部品は、それぞれの接触面を介して接続要素に接続することができる。接触面は、特に、それぞれの部品の表面の、空間的に区別される領域である。特に、接触面は、接続部の形成によって区別されることが好ましい。これは、接触面が最初は部品の表面の他の部分と異なっていないこと、且つ、接触面は接続部の形成によってはじめて接続部の上に形成されたエリアであることから、接触面が区別されることを意味する。この場合、接触面は、最初は、部品の表面の他の部分と概念的に区別されるにすぎない。接触面の領域で、接続要素のナノワイヤがそれぞれの部品と接触することができる。
接触面はいずれも、それぞれの部品の表面の単に連続した形の領域であることが好ましい。あるいは、第一部品又は第二部品又はその両方の接触面それぞれが、それぞれの部品の表面の複数の別々の小領域にさらに分割されることが可能である。したがって、接触面は、各部品の表面の２つ以上の別々の部分から構成されることができる。接触面は、電気伝導性又は電気絶縁であるか又は熱伝導性又は熱絶縁であるか又はそれらの組み合わせでありうる。接続面間が電気絶縁であることにより、接続部はいずれの場合にも電気絶縁である。
部品は、剛性設計のものであるか、又は少なくとも１つの剛性表面を有し、その上にそれぞれの接触面が設けられることが好ましい。これは特に、部品（又は少なくとも接触面）が可撓性でないことが好ましいことを意味する。剛性の部品又は接触面により、接続部を本方法にしたがって特に満足できる態様で形成することが可能となる。例えば部品のうちの一つを可撓性設計のものとすれば、ナノワイヤの荷重のために接続部が壊れることもありうる。しかし、厳密な状況次第では、可撓性部品又は接触面を用いて、本方法を有利に実施することも可能となる。
本方法では、第一部品と接続要素との間の接続部は、多数のナノワイヤを介して形成される。
本明細書におけるナノワイヤとは、数ナノメートルから数マイクロメートルの範囲のサイズをワイヤ状の任意の材料体を意味するものと理解されるべきである。ナノワイヤは、例えば円形状、楕円形状、多角形状の底面を有してもよい。特に、ナノワイヤは六角形状の底面を有してもよい。接続部に関連する全てのナノワイヤは、同じ材料から形成されることが好ましい。接続要素の構成のおかげで、ナノワイヤが電気伝導性材料から形成されるときに、接続される部品の接触面間の電気絶縁も提供される。このように、ナノワイヤは、電気伝導性の材料及び電気絶縁の材料の少なくとも一方から形成されることが可能である。
第一接続面上のナノワイヤは、第二接続面上のナノワイヤと同じ材料から形成されることが好ましい。あるいは、第一接続面上のナノワイヤと第二接続面上のナノワイヤは、異なる材料から形成されることが好ましい。
特に好ましくは、第一接続面上のナノワイヤ及び第二接続面上のナノワイヤの少なくとも一方は、それぞれの金属から形成される。さらに好ましくは、第一接続面上のナノワイヤが第一部品の接触面の材料から形成されるか、又は、第二接続面上のナノワイヤが第二部品の接触面の材料から形成される、又は、その両方である。
ナノワイヤの材料に応じて、接続部は異なる特性を有しうる。特に、接続部の機械的強度及び熱伝導性は、ナノワイヤの材料によって影響を受ける。ナノワイヤが２つの接続面上に異なる材料から形成されることにより、異なる特性を有する２つの接続部を形成することが可能とある。このように、本来なら互いに接続できないか又は接続しづらい２つの部品が接続要素を介して互いに接続できるので、接続要素は、接続対象の２つの部品の間の中継物とみなすことができる。
ナノワイヤは、１００ｎｍ［ナノメートル］～１００μｍ［マイクロメートル］の範囲の長さ、特に５００ｎｍ～３０μｍの範囲の長さを有することが好ましい。さらに、ナノワイヤは、１０ｎｍ～１０μｍの範囲の直径、特に３０ｎｍ～２μｍの範囲の直径を有することが好ましい。本明細書における「直径」という表現は円形の底面に関するものであり、これから逸脱する底面の場合には、同様の直径の定義を用いるものとする。使用される全てのナノワイヤが同じ長さ及び同じ直径を有することが特に好ましい。
本発明の本方法では、部品は、接続要素を介して間接的に互いに接続される。これには、いずれの部品上にもナノワイヤを設ける必要がないという利点がある。ナノワイヤは、接続要素上に存在すればよい。特に、ナノワイヤは、部品の接触面上ではなく、接続要素の接続面上だけに設けられることが好ましい。これにより、本方法の実行がより容易になり、特に本方法の適用範囲を、ナノワイヤが成長できないか又は成長しづらい部品にも広げることができる。ナノワイヤは、部品とは離れて局所的に成長させることもできる。それにもかかわらず、代わりにそれぞれの多数のナノワイヤが第一部品の接触面上及び第二部品の接触面上の少なくとも一方に設けられることも好ましい。
接続要素は、可撓性構成のものであることが好ましい。あるいは、接続要素は、剛性構成のものであることが好ましい。接続要素は、例えば固体小金属プレートの形で構成されうる。その場合、接続面間の電気絶縁は、１つ又は複数の被覆によって実現することができる。
接続要素は、プラスチックから形成されることが好ましい。例えば、接続要素は、ポリマーから形成することが可能であり、特にポリカーボネート、ＰＶＣ、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド、ＰＥＴ又はこれらの組み合わせから形成することが可能である。また、接続要素は、セラミック材料、シリコン、酸化アルミニウム、ガラス等から形成するとも可能である。さらに、接続要素は、ステンレス鋼、アルミニウム、非鉄金属から形成することも可能である。接続要素は、前述の材料のいくつかを含む複合材料から形成されることも好ましい。
ステップａ）で、２つの接続面を有する接続要素が設けられる。２つの接続面はそれぞれ、多数のナノワイヤを有する。第一接続面は接続要素の第一側に設けられており、第二接続面は接続要素の第二側に設けられている。接続要素の第一側と第二側とは、互いに反対側に設けられている。接続要素の第一側は、接続部の形成後に第一部品側に向く接続要素の側である。接続要素の第二側は、接続部の形成後に第二部品側に向く接続要素の側である。したがって、接続部の形成後に、２つの部品の接触面が互いに対向する態様で接続要素の２つの側に設けられることによって、本方法を用いて部品同士を接続することができる。この場合、２つの接触面の間の間隔は、接続要素の厚さとナノワイヤが占有する空間とのみにより生じる。
接続要素は、本方法のステップａ）において設けられる。一方、「設けられる」とは、この場合、記載されたように構成された接続要素が本方法の一部として設けられることを意味すると理解されるものとする。したがって、ナノワイヤを、本方法の一部として接続面に付けることが特に可能であり、特にガルバニック成長を用いて接続面に付けることが可能である。しかしながら、他方では、「設けられる」とは、接続面にナノワイヤが既に設けられている接続要素を使用することも含む。したがって、例えば、対応して準備された接続要素をサプライヤーから入手し、本方法に使用することが可能である。このように準備された接続要素を入手することも、ここで用いられる意味での接続要素を設けることに該当する。
ナノワイヤは、該ナノワイヤがそれぞれの接続面に対して略直角（好ましくは直角）であるように接続面に設けられることが好ましい。接続面上のナノワイヤ全体を、特にナノワイヤの芝と言ってもよい。しかし、ナノワイヤは、接続面上に任意の向きで設けることもできる。接続面を複数の（接続された又は別々の）小領域にさらに分割し、ナノワイヤが異なる小領域で異なる方向を向くことも可能である。このようにして、特に、せん断力に特に満足に耐え得る、特に安定な接続部を実現することができる。さらに、ナノワイヤは、特にその長さ、直径、材料及び密度（ナノワイヤの密度は単位面積当たりに提供されるナノワイヤ数を指す）に関して、接続面の異なる所で異なる構成を有することが可能である。
接続要素は、特に、第一部品と第二部品との間の接続部の中継物であるとみなすことができる。特に、接続要素として、部品同士を接続するために各部品の接触面の間に設けられるのに適した任意の物理的物体が考えられる。
接続面は、特に、接続要素の側面それぞれにおける接続要素の表面の領域であり、空間的に区別される領域である。特に、接続面は、接続部の形成によって区別されることが好ましい。これは、接続面が最初は接続要素の表面の他の部分と異なっていないこと、且つ、接続面は接続部の形成によってはじめて接続部上に形成されたエリアであることから、接続面が区別されることを意味する。この場合、接続面は、接続部の形成前は、接続要素の表面の他の部分と概念的に区別されるにすぎない。例えば、面接続要素の接続面は、その接続要素の区切られたエリア上に（すなわち接続面上に）各部品それぞれに対する面接続部が形成されることで区別することができる。
接続面は、対応する接触面と同じ大きさであるのが好ましく、対応する接触面の形状をしていることが特に好ましい。しかし、接触面が対応する接続面よりも大きい又は小さいこと、又は、接触面と対応する接続面とが異なる形状であること、又はその両方が可能である。
接続面はいずれも、接続要素の表面の単に連続した形の領域であることが好ましい。あるいは、第一接続面又は第二接続面又はその両方が、接続要素の表面の複数の別々の小領域にさらに分割されることが可能である。したがって、接続面は、接続要素の表面の２つ以上の別々の部分から構成されることができる。
ステップｂ）及びｃ）では、接触面と接続面とが合わせられる、すなわち互いに向かって移動される。その結果、接続面上のナノワイヤがそれぞれの接触面と接触する。この場合、ナノワイヤが対応する接触面に接続し、その結果、部品と接続要素との間に対応する接続部が形成される。
各ナノワイヤが接触面に接続することで、特にそれぞれの接触面に向いた各ナノワイヤの端が接触面に接続することで、接続部が形成される。この接続部は原子レベルで形成される。この原子レベルで進行するプロセスは、焼結の際に生じるプロセスに類似する。得られる接続部は、気密又は液密又はその両方とすることができ、これにより、特に接続部の又は互いに接続された部品又はその両方の腐食が、接続部の領域で阻止又は少なくとも限定することができる。特に、形成される接続部は、完全に金属製とみなせる。この方法は、「ＫｌｅｔｔWeldｉｎｇ（フックアンドループ溶接）」とも言われる。これは、多数のナノワイヤを用いて、つまり多数の細長い毛髪状の構造体を用いて、加熱によって接続部を得ること、を表している。多数のナノワイヤにより、接触面の不均一さや粗さを補うことができる。
ナノワイヤのサイズがナノメートル範囲であるために、接続部の表面（すなわちファンデルワールス力等の力が原子レベルで作用するエリア）は特に大きい。よって、接続部は、特に良好な熱伝導性又は機械的安定性又はその両方を有することができる。特に熱伝導性である接続部では、ナノワイヤは熱伝導性材料から形成されることが好ましい。ここでは、銅を使用することが特に好ましい。また、接触面は、熱伝導性材料で形成されることが好ましく、特に銅で形成されることが好ましい。さらに上述したように、銅を使用することは、特に溶接接続部の場合には不可能である。本方法によって得られる接続部の大きな表面により、接続部の熱伝導性を特に高くすることが可能となる。接続部が特に良好な熱伝導性を持つことにより、例えば、接続部に関連する部品の冷却を改善しうる。特に、このために、ナノワイヤ又は接触面又はその両方に銅を使用することが好ましい。
前述の接続部はさらに、特に簡易な態様で、工具なしで形成可能である。単に部品を接続し接続要素を合わせることだけすればよい。加熱及び圧力の印加は、選択的に行うことが可能であり、絶対に必要というわけではない。
方法ステップａ）～ｃ）は、好ましくは、記載した順序で行われ、特に連続して行われる。特に、ステップａ）は、好ましくは、ステップｂ）及びｃ）が開始する前に行われる。
ステップｂ）及びｃ）が連続して行われる場合には、第一部品の接触面が第一接続面と最初に合わせられる、すなわち第一部品と接続要素とが最初に合わせられる（ステップｂ））。続いて、ステップｂ）で第一部品と合わせられた接続要素が、第二部品の接触面と第二接続面とが合わされるように第二部品と合わせられる（ステップｃ））。
あるいは、ステップｂ）及びｃ）は、同時に、時間的に重なる態様で又は連続して行うことが可能である。これは、例えば、接続要素が２つの部品の間に保持され且つこれらの部品を両側から接続要素に向かって同時に移動する場合に可能である。
本方法の好ましい実施形態では、ステップｂ）及びステップｃ）の少なくとも一方は、室温で行われる。
接触面と接続面との間にある前述の接続部は、室温でも形成可能である。この場合、２つの部品が互いに押し合わされて接続部を形成することが好ましい。ここで使用される圧力は、３ＭＰａ～２００ＭＰａの間の範囲内、特に１５ＭＰａ～７０ＭＰａの間の範囲内にあることが好ましい。２０ＭＰａの圧力が特に好ましい。
また、ステップｂ）及びｃ）の終了後に加熱が行われないことも好ましい。これにより、温度の作用による部品へのダメージを防止することが可能である。
さらに好ましい実施形態において、本方法は、以下をさらに含む。
ｄ）少なくとも接触面を少なくとも９０℃の温度に加熱するステップ
接触面は、（最低温度として）少なくとも９０℃の温度に、好ましくは（最低温度として）少なくとも１５０℃の温度に加熱される。温度は２００℃であることが好ましい。加熱は、最高２７０℃、特に最高２４０℃の温度まで行われることが好ましい。本実施形態では、ステップｂ）及びｃ）の少なくとも一方が室温で行われることも好ましい。これは、ステップｂ）及びｃ）による接続部の形成後にはじめて加熱が行われることを意味する。このようにして、形成された接続部は加熱により補強される。
ステップｄ）による加熱により、各ナノワイヤが接触面に特に満足できる態様で接続される。したがって、接触面のみが加熱されればよい。実際には、このような加熱では、接触面、ナノワイヤ、接続要素、第一部品の一部又は全体、第二部品の一部又は全体、又は、これらの組み合わせに対して、加熱が行われるのかどうかについて区別できないことが多い。これは、特に熱伝導性材料が使用される場合に当てはまる。接続部の形成のために、接触面以外の要素を（共に）加熱する必要はないが、有害でもない。したがって、ステップｄ）による加熱は特に、第一部品と、第二部品と、接続要素とがまとめて、例えば炉内で、加熱されることで行うことができる。しかし、あるいは、熱を、接続部の領域に、特に接触面の領域に局所的に導くことも可能である。
接続部を形成するには、前述の最低温度に一回、短時間でも少なくとも到達すればよい。最低温度を維持する必要はない。しかし、ステップｄ）で加熱が行われる温度が少なくとも１０秒間、好ましくは少なくとも３０秒間維持されることが好ましい。これにより、接続部を望んだとおりに形成することが可能となる。原則として、温度がより長く維持されることは有害ではない。
ステップｂ）及びｃ）、またステップｄ）も、少なくとも部分的に時間的に重なる態様で行うことができる。したがって、例えば、ステップｂ）及びｃ）の前又は最中に予熱が行うことが可能であり、この予熱はステップｄ）の一部とみなすことができる。ステップｂ）又はｃ）における合わせる動作の際に接続部の形成に必要な温度にあらかじめ到達するように、第一部品又は第二部品又はその両方の接触面それぞれをステップｄ）の前に加熱することも可能である。特に、この点で、ステップｂ）又はｃ）の前にステップｄ）が始まることも可能である。この場合、ステップｄ）は、ステップｄ）により必要とされる温度が、ステップｂ）又はｃ）の終了後でも少なくとも一時的に存在することによって行われる。
本方法によれば、例えば溶接又は硬ろう付けの場合のような程度の温度に達することなく、２つの部品の間の接続部を得ることが可能である。本実施形態では、不必要な程の加熱をしないで済む点で、この利点を利用することができる。例えば、これにより部品へのダメージが回避可能である。前述のような低い温度であることにより、可燃性材料の発火も防止可能となる。したがって、第一部品又は第二部品又はその両方の温度が、本方法の任意の時点で２７０℃を超えることがなく、特に２４０℃を超えないことが特に好ましい。
本方法のさらに好ましい実施形態では、接続要素又は第一部品又は第二部品又はそれらの組み合わせは、ステップｂ）及びステップｃ）の少なくとも一方において超音波による作用を受ける。
ステップｂ）において接続要素及び第一部品が超音波による作用を受けることが好ましい。これの代わりに又はこれに加えて、ステップｃ）において接続要素及び第二部品が超音波による作用を受けることが好ましい。超音波による作用を受けることについては、接続要素、第一部品、第二部品、又は、これらの組み合わせのいずれが作用を受けるのか区別することは全く不可能であるか又はほとんど不可能であるように、行わることがある。したがって、ステップｂ）及びステップｃ）の少なくとも一方において、接続要素と、第一部品と、第二部品とが、超音波による作用を受けることも好ましい。
超音波は、ナノワイヤと接触面との間の接続部の形成に寄与することが分かっている。
本方法のさらに好ましい実施形態では、第一部品及び第二部品は、少なくとも加熱中の一部の期間ににおいて、小さくとも３ＭＰａの圧力で、特に小さくとも１５ＭＰａの圧力又は大きくとも２００ＭＰａの圧力で、特に７０ＭＰａの圧力で、接続要素に押し付けられる。これは特に、接続要素が２つの部品の間に設けられる際に、２つの部品が互いに向かって押されることで行うことができる。
使用される圧力は、３ＭＰａ～２００ＭＰａの間の範囲内、特に１５ＭＰａ～７０ＭＰａの間の範囲内にあることが好ましい。２０ＭＰａの圧力が特に好ましい。
圧力は、温度がその指定された下限を超える期間に少なくともおいては、指定された下限を上回ることが好ましい。したがって、この点で、ナノワイヤ及び接触面は、少なくともこの期間においては、対応する圧力と対応する温度との両方に曝される。これにより、圧力及び温度の作用により接続部を形成することができる。
本方法のさらに好ましい実施形態では、第一接続面と第二接続面とは、相互に対向する態様で構成されている。
第一接続面と第二接続面とは、互いに平行に設けられることが好ましい。
本実施形態では、接続要素は、接続される２つの部品の間に設けられうる。この場合、接続要素は、（接続部の形成とは別に）、接触面が互いに直接隣接するのではなく接続要素の材料厚さ分だけ特に互いに離れて設けられるという効果をもつにすぎない。接触面の互いに対する向きは、接続要素によって影響されないままである。
あるいは、例えば第一接続面及び第二接続面が、接続要素の特に平面の表面それぞれの異なる位置に設けられることも可能である。その場合、第一部品は、これらの位置のうちの第一位置で接続要素に接続されることができ、第二部品は、これらの位置のうちの第二位置で前記接続要素に接続されることができる。本方法のさらに好ましい実施形態では、ステップａ）で設けられる接続要素は、接続要素の第一側の第三接続面上と、接続要素の第二側の第四接続面上とのそれぞれに、多数のナノワイヤを備えており、第三接続面と第四接続面とは、互いに電気伝導可能な態様で接続され、本方法は、
ｂ’）第三部品の接触面と接続要素の第三接続面とを合わせるステップと、
ｃ’）第四部品の接触面と接続要素の第四接続面とを合わせるステップと
をさらに含む。
本実施形態では、方法は、「４つの部品を接続する方法」とも呼ばれる。
ステップｂ）、ｂ’）、ｃ）及びｃ’）は、同時に、又は、時間的に重なる態様で、又は、任意の所望の順序で連続して行うことができる。
本実施形態では、第一部品と第二部品との間の電気的に絶縁された接続部と、第三部品と第四部品との間の電気伝導可能な接続部とが形成される。この場合、第一部品と第二部品とからなる対が複数できるか、又は、第三部品と第四部品とからなる対が複数できるか、又は、その両方である。
第一接続面は、電気伝導可能な態様で、他の全ての接続面から隔離されていることが好ましい。第二接続面は、電気伝導可能な態様で、他の全ての接続面から隔離されていることが好ましい。
特段の記載のない限り、第一部品及び第二部品についての上記の内容は、第三部品及び第四部品にも当てはまり、第一接続面及び第二接続面についての上記の内容は、第三接続面及び第四接続面にも当てはまる。
本実施形態は、例えば、第一部品としてのＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等のトランジスタを、第二部品としての放熱器に電気的に絶縁された態様で接続するためや、第三部品としてのマイクロコントローラを第四部品としてのデータラインに接続するために、用いることができる。
第三接続面及び第四接続面はいずれも、接続要素の表面の単に連続した形の領域であることが好ましい。あるいは、第三接続面又は第四接続面又はその両方が、接続要素の表面の複数の別々の小領域にさらに分割されることが可能である。したがって、接続面は、接続要素の表面の２つ以上の別々の部分から構成されることができる。これにより、例えば、第三部品としてのマイクロコントローラを、第四部品としての多極データラインに、多数の接続部を介して取り付けることが可能である。
第一接続面と第三接続面とは、接続要素の第一表面上に互いから離れて設けられることが好ましい。第二接続面と第四接続面とは、接続要素の第二表面上に互いから離れて設けられることが好ましい。第一接続面は、第二接続面の反対に配されることが好ましい。第三接続面は、第四接続面の反対に配されることが好ましい。
原則として、接続要素は電気絶縁の材料から形成されることが好ましい。この点で、第三接続面及び第四接続面の領域において接続要素を通過する１つ又は複数の接続線によって、第三接続面と第四接続面との間の電気伝導接続が実現可能となる。接続線は、例えば銅から形成することができ、リソグラフィ手段によって得ることができる。
本発明のさらなる態様として、第一部品を第二部品に接続する接続要素が提示される。接続要素は、接続要素の第一側の第一接続面上と、接続要素の第一側と反対の第二側の第二接続面上とのそれぞれに、多数のナノワイヤを備える。第一接続面と第二接続面は、互いに電気的に絶縁されている。
前述の本方法の特別な利点及び設計の特徴は、前述の接続要素に適用可能及び転用可能であり、その逆も同様である。
好ましい実施形態では、接続要素は、フィルム状の構成である。
フィルム状の構成とは、接続要素の厚さが、接続要素の他の方向への広がりに比べて非常に小さいことを意味する。好ましい実施形態では、接続要素の厚さは最大でも５ｍｍである。接続要素の厚さは、０．００５ｍｍ～５ｍｍ［ミリメートル］の間の範囲内、特に０．０１ｍｍ～１ｍｍの間の範囲内にあることが好ましい。
さらに、接続要素は帯状の構成であることが好ましい。この実施形態では、接続要素の第一側及びその反対にある第二側は、帯状の２つの表面であり、これらの表面は（帯状の材料厚さから生じる）他の表面全てと比べて、表面積が非常に大きい。
帯状材料は、例えばロールの形で提供可能である。この場合、ナノワイヤは、帯状材料上にあらかじめ設けられており、例えば保護ラッカーによって保護することができる。接続要素を使用する前に、保護ラッカーを除去してナノワイヤを露出することができる。帯状材料の必要な部分それぞれを、使用されるためにロールから分離することができる。
本実施形態では、接続要素は、「接続テープ」、特に「ＫｌｅｔｔWeldｉｎｇテープ」［フックアンドループ溶接テープ］とも呼ぶことができる。
接続要素のさらに好ましい実施形態では、第一接続面と第二接続面との間の領域において、接続要素の材料の比電気抵抗は、室温で少なくとも１０５Ωｍであり、好ましくは少なくとも１０８Ωｍである。
本実施形態では、少なくとも第一接続面と第二接続面との間の領域において、接続要素の材料の比電気抵抗は、室温で少なくとも１０５Ωｍであり、特に少なくとも１０８Ωｍである。しかし、好ましくは、接続要素の比電気抵抗は、この領域の外では、特に好ましくは接続要素の全ての箇所に亘って、少なくとも１０５Ωｍであり、特に少なくとも１０８Ωｍである。
接続要素の材料の比電気抵抗について記載された仕様は、定電圧での測定に関するものである。交流電圧を印加すると、異なる結果が得られることがあり、特に交流電圧の周波数に依存する場合がある。
少なくとも１０５Ωｍ、好ましくは少なくとも１０８Ωｍの記載値は、接続要素の材料に関する。様々な材料の比抵抗が、専門文献の表などで入手可能である。ここでは、この種の仕様を参照する。接続要素が特定の材料から全体が形成される場合には、ここで使用される接続要素の材料の比抵抗は、専門文献でこの特定の材料に対して指定された値である。この定義は、材料によって生じたのではない効果を全て除外することを意味し、例えば、接続要素の形によって生じる効果等を除外する。接続要素が異なる材料で構成されている場合には、個々の材料の比抵抗を専門文献から確認することができ、接続要素の材料、すなわち材料の組成の総比抵抗を確認することができる。使用される材料の比抵抗の値が専門文献に見つからない場合には、測定によりこの値を確認することができる。
特に本実施形態で与えられる比電気抵抗の場合、所与の接続面の間を電気絶縁とみなすことを意図している。
さらに好ましい実施形態では、接続要素は、セラミック材料から、第一接続面と第二接続面との間の領域に形成される。
本実施形態では、接続要素は、セラミック材料から、少なくとも第一接続面と第二接続面との間の領域に形成される。しかし、接続要素は、この領域の外でも、特に好ましくは接続要素の全ての箇所に亘って、セラミック材料から形成されることが好ましい。
特に、セラミック材料から形成された接続要素は、記載された比電気抵抗を有することができる。
さらに好ましい実施形態において、接続要素は、少なくとも部分的に熱伝導性である。
特に、本実施形態では、形成される接続部は、特に良好な熱伝導性を有することができる。
さらに好ましい実施形態では、接続要素は、接続要素の第一側の第三接続面上と、接続要素の第二側の第四接続面上とのそれぞれに、多数のナノワイヤを備えており、第三接続面と第四接続面は、互いに電気伝導可能な態様で接続されている。
本発明のさらなる態様として、
接続要素の第一側にある第一接続面上の多数のナノワイヤによって接続要素に接続されている第一部品と、
接続要素の第一側と反対の第二側にある第二接続面上の多数のナノワイヤによって接続要素に接続されている第二部品と
を備える装置が提示される。
第一接続面と第二接続面は、互いに電気的に絶縁されている。
前述の本方法及び接続要素の特別な利点及び設計の特徴は、本装置に適用及び転用可能である。接続要素は、前述のように構成されることが好ましい。
本装置は、本方法を用いて作製されることが好ましい。
あるいは、装置は、
Ａ）接続要素を設けるステップであって、
接続要素は、接続要素の第一側に第一接続面を備え、接続要素の第一側と反対の第二側に第二接続面を備えており、
第一接続面と第二接続面は、互いに対して電気的に絶縁されている、ステップと、
Ｂ）第一部品の接触面上と第二部品の接触面上とのそれぞれに、多数のナノワイヤを設けるステップと、
Ｃ）第一部品の接触面と接続要素の第一接続面とを合わせるステップと、
Ｄ）第二部品の接触面と接続要素の第二接続面とを合わせるステップと
を含む方法によって作製されることが好ましい。
このような方法自体も、本発明の態様として提示される。前述の特別な利点及び設計の特徴は、本方法に適用及び転用可能であり、その逆も同様である。
本方法では、ナノワイヤは接続要素上に設けられるのではなく、第一部品上及び第二部品上に設けられる。これには、接続要素の作製が特に簡単になるという利点がある。
さらにこれの代わりに、装置は、
ｉ）接続要素を設けるステップであって、
接続要素は、接続要素の第一側にある第一接続面上に多数のナノワイヤを備えており、
接続要素は、接続要素の第一側と反対の第二側に第二接続面を備えており、
第一接続面と第二接続面は、互いに対して電気的に絶縁されている、ステップと、
ｉｉ）第二部品の接触面上に多数のナノワイヤを設けるステップと、
ｉｉｉ）第一部品の接触面と接続要素の第一接続面とを合わせるステップと、
ｉｖ）第二部品の接触面と接続要素の第二接続面とを合わせるステップと
を含む方法によって作製されることが好ましい。
このような方法自体も、本発明の態様として提示される。前述の特別な利点及び設計の特徴は、本方法に適用及び転用可能であり、その逆も同様である。
本方法では、ナノワイヤは、接続部のうちの一方のために接続要素に設けられ、他方のために部品に設けられる。
概して、これにより、接続部に関連する部品の接触面上又は対応する接続面上にナノワイヤを設けることが可能となる。したがって、（ステップａ）～ｃ）を含む方法の場合のように）接続要素の両方の接続面上にナノワイヤを設けること、（ステップＡ）～Ｄ）を含む方法の場合のように）両方の部品の接触面上にナノワイヤを設けること、又は、（ステップｉ）～ｉｖ）を含む方法の場合のように）接続要素の接続面のうちの１つと、部品の接触面とに、ナノワイヤを設けることが可能である。全ての方法において、接続面上と、関連する接触面上との両方に、ナノワイヤを設けることも好ましい。この場合には、ナノワイヤ間に接続部が形成される。
本発明のさらなる態様として、
装置であって、
第一部品と、
機能要素と、
第二部品と、
第一接続要素と、
第二接続要素と
を備え、
第一部品は、多数のナノワイヤを介して第一接続要素の第一接続面に接続されており、機能要素は、第一側において多数のナノワイヤを介して第一接続要素の第二接続面に接続されており、第二側において多数のナノワイヤを介して第二接続要素の第一接続面に接続されており、第二部品は、多数のナノワイヤを介して第二接続要素の第二接続面に接続されており、第一接続要素の第一接続面と第二接続面は、互いに対して電気的に絶縁されており、第二接続要素の第一接続面と第二接続面は、互いに対して電気的に絶縁されている装置が提示される。
本方法、接続要素及び前述の本装置の特別な利点及び設計の特徴は、本装置に適用及び転用可能である。装置は、好ましくは、本方法を２回用いることにより作製される。２つの接続要素は、記載されたように形成されることが好ましい。
機能要素は、特に、電子機器の機能層の一部であってもよい。機能要素は、熱の放散、振動の減衰、機械的安定化のうちの１つ又は複数の機能を果たすことが好ましい。機能要素は、例えば織物から形成することができる。機能要素は、ハウジングの一部であってもよい。
本発明のさらなる態様として、第一接触面を第二接触面に接続する方法が提示される。この方法は、
ａ）第一接続面と第二接続面とに、多数のナノワイヤを備える接続要素を設けるステップであって、
第一接続面と第二接続面は、接続要素の同じ側に設けられている、ステップと、
ｂ）第一接触面と接続要素の第一接続面とを合わせるステップと、
ｃ）第二接触面と接続要素の第二接続面とを合わせるステップと
を含む。
本方法は、２つの接触面の間に接続部を形成することを可能にする。第一接触面及び第二接触面は、同じ部品上に設けることもでき又は異なる部品上に設けることもできる。１つの部品又は２つの部品は、特にそれぞれ１つ又は２つの電子部品であり、例えば、半導体部品、コンピュータチップ、マイクロプロセッサ又はプリント回路基板等でありうる。１つ又は複数の部品は、少なくとも部分的に電気伝導性であるか又は熱伝導性であるか又はその両方であることが好ましい。
ここで使用される意味における電気伝導性や熱伝導性は、特に金属（例として銅）に存在するものであり、一般に「電気伝導性の」又は同義語として「電気伝導的な」、「熱伝導性の」又は「熱伝導的な」とも言われる。特に、一般に電気絶縁又は熱絶縁又はその両方であるとみなされる材料が電気伝導性であるか又は熱伝導性であるか又はその両方であるとみなされることは、ここでは意図されていない。
しかし、本方法は、エレクトロニクスの分野での用途に制限されない。本方法を用いて、特に機械的に安定であり、且つ、電気伝導性であるか又は熱伝導性であるか又はその両方である接続部が、第一接触面と第二接触面との間に形成することが可能である。このように、本方法は、これらの特性の一つ以上を有する２つの接触面の間の接続が必要とされる全ての分野で採用可能である。本方法は、所定の大きさの部品に限定されることもない。したがって、本方法は、例えば（マイクロ）エレクトロニクスの分野での用途に、又は、巨視的レベルの相当な大きさの接触面の接続に適する。
接触面は、特に、部品の表面の空間的に区別される領域である。特に、接触面は接続部の形成によって区別されることが好ましい。これは、各接触面が（後述のように、それぞれの相手方の接触面を除いて）最初は部品の表面の他の部分と異なっていないこと且つ各接触面は接続部の形成によってはじめて接続部上に形成されたエリアであることから各接触面が区別されることを意味する。この場合、接触面は、部品の表面の他の部分と概念的に（すなわち空間的な区別はなく）区別される。例えば、面電気導体の接触面は、その面導体の区切られたエリア上に（すなわち接触面上に）第二電気導体に対する面接続部が形成されることで区別することができる。接触面はいずれも、同一の部品の表面の又は各部品それぞれの表面の、単に連続した形の領域であることが好ましい。あるいは、第一接触面又は第二接触面又はその両方が、同一の部品又は各部品それぞれ又はその両方の表面の複数の別々の小領域にさらに分割されることが可能である。したがって、接触面は、表面の２つ以上の別々の部分から構成されることができる。
接続される２つの接触面は、接続部の形成の前でも、互いとは区別することができる。ナノワイヤが設けられた接続面が接触面に接続される場合において、１つの接触面が任意に概念的に２つの接触面にさらに分割されていることを、２つの接触面の接続として理解することはできない。本方法によって接続される２つの接触面は、互いに機能的に区別可能である。したがって、複数の小領域からなる接触面が接続面のナノワイヤに接触させられる場合において、接触面の個々の小領域が全て同じ機能を果たすならば、これを２つの接触面の接続として解釈することはやはり不可能である。特に、機能として電気接点が考慮される。本方法により接続される２つの接触面は、好ましくは、互いに対して電気的に絶縁されている。接続要素との接続部を形成することにより、接触面同士の間に電気的な接続部を作製することが可能である。接触面は、電気伝導性又は電気絶縁であるか又は熱伝導性又は熱絶縁であるか又はそれらの組み合わせでありうる。電気伝導性及び熱伝導性の少なくとも一方である接続部が形成可能であるように、接触面は、電気伝導性及び熱伝導性の少なくとも一方であることが好ましい。
接触面は、剛性設計のものであることが好ましい。これは、接触面が位置するそれぞれの部品の表面が、少なくとも接触面の領域で剛性構成のものであることを意味する。したがって、接触面は可撓性ではない。剛性接触面の間に、接続部を本方法にしたがって特に満足できる態様で形成することが可能である。例えば接触面のうちの一つを可撓性設計のものとすれば、ナノワイヤの荷重のために接続部が壊れることもありうる。しかし、厳密な状況次第では、可撓性接触面を用いて、本方法を有利に実施することも可能となる。
本方法では、第一接触面と第二接触面との間の接続部は、多数のナノワイヤを介して形成される。
本明細書におけるナノワイヤとは、数ナノメートルから数マイクロメートルの範囲のサイズをワイヤ状の任意の材料体を意味するものと理解されるべきである。ナノワイヤは、例えば円形状、楕円形状、多角形状の底面を有してもよい。特に、ナノワイヤは六角形状の底面を有してもよい。接続部に関連する全てのナノワイヤは、同じ材料から形成されることが好ましい。ナノワイヤは、電気伝導性及び熱伝導性のうち少なくとも一方の材料から形成されることが特に好ましい。
第一接続面上のナノワイヤは、第二接続面上のナノワイヤと同じ材料から形成されることが好ましい。あるいは、第一接続面上のナノワイヤと第二接続面上のナノワイヤは、異なる材料から形成されることが好ましい。
特に好ましくは、第一接続面上のナノワイヤ及び第二接続面上のナノワイヤの少なくとも一方は、それぞれの金属から形成される。さらに好ましくは、第一接続面上のナノワイヤが第一接触面の材料から形成されるか、又は、第二接続面上のナノワイヤが第二接触面の材料から形成される、又は、その両方である。
ナノワイヤの材料に応じて、接続部は異なる特性を有しうる。特に、接続部の機械的強度と、電気伝導性及び熱伝導性の少なくとも一方は、ナノワイヤの材料によって影響を受ける。ナノワイヤが２つの接続面上に異なる材料から形成されることにより、異なる特性を有する２つの接続部を形成することが可能とある。このように、本来なら互いに接続できないか又は接続しづらい２つの接触面が接続要素を介して互いに接続できるので、接続要素は、接続対象の２つの接触面の間の中継物とみなすことができる。
ナノワイヤは、１００ｎｍ［ナノメートル］～１００μｍ［マイクロメートル］の範囲の長さ、特に５００ｎｍ～６０μｍの範囲の長さを有することが好ましい。さらに、ナノワイヤは、１０ｎｍ～１０μｍの範囲の直径、特に３０ｎｍ～２μｍの範囲の直径を有することが好ましい。本明細書における「直径」という表現は円形の底面に関するものであり、これから逸脱する底面の場合には、同様の直径の定義を用いるものとする。使用される全てのナノワイヤが同じ長さ及び同じ直径を有することが特に好ましい。
本発明の本方法では、接触面は、接続要素を介して間接的に互いに接続される。これには、いずれの接触面上にもナノワイヤを設ける必要がないという利点がある。ナノワイヤは、接続要素上に存在すればよい。これにより、本方法の実行がより容易になり、特に本方法の適用範囲を、ナノワイヤが成長できないか又は成長しづらい接触面にも広げることができる。ナノワイヤは、接触面とは離れて局所的に成長させることもできる。それにもかかわらず、代わりにそれぞれの多数のナノワイヤが第一接触面上及び第二接触面上の少なくとも一方に設けられることも好ましい。
接続要素は、可撓性構成のものであることが好ましい。あるいは、接続要素は、剛性構成のものであることが好ましい。接続要素は、例えば固体小金属プレートの形で構成されうる。
接続要素は、プラスチックから形成されることが好ましい。例えば、接続要素は、ポリマーから形成することが可能であり、特にポリカーボネート、ＰＶＣ、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド、ＰＥＴ又はこれらの組み合わせから形成することが可能である。また、接続要素は、セラミック材料、シリコン、酸化アルミニウム、ガラス等から形成するとも可能である。さらに、接続要素は、ステンレス鋼、アルミニウム、非鉄金属から形成することも可能である。接続要素は、前述の材料のいくつかを含む複合材料から形成されることも好ましい。
ステップａ）で、２つの接続面を有する接続要素が設けられる。２つの接続面はそれぞれ、多数のナノワイヤを有する。第一接続面と第二接続面は、接続要素の同じ側に設けられている。これは、２つの接続面が互いに隣り合うことを意味する。接続面は互いに接触する、つまり互いに合体することができる。あるいは、接続面は、互いに離れて形成されることができる。このように本方法は、特に互いに隣り合う接触面を接続することを可能にする。接触面は互いに接触することができる。しかし、２つの接触面は、接続部の形成前に２つの接触面を分けることも可能であるように、互いから離される。接触面は、互いに離れて形成されていることが好ましい。この場合、接触面は、空間的に離されることによって互いから分離され、この点で互いに区別することが可能である。
接続要素は、本方法のステップａ）において設けられる。一方、「設けられる」とは、この場合、記載されたように構成された接続要素が本方法の一部として設けられることを意味すると理解されるものとする。したがって、ナノワイヤを、本方法の一部として接続面に付けることが特に可能であり、特にガルバニック成長を用いて接続面に付けることが可能である。しかしながら、他方では、「設けられる」とは、接続面にナノワイヤが既に設けられている接続要素を使用することも含む。したがって、例えば、対応して準備された接続要素をサプライヤーから入手し、本方法に使用することが可能である。このように準備された接続要素を入手することも、ここで用いられる意味での接続要素を設けることに該当する。
ナノワイヤは、該ナノワイヤがそれぞれの接続面に対して略直角（好ましくは直角）であるように接続面に設けられることが好ましい。接続面上のナノワイヤ全体を、特にナノワイヤの芝と言ってもよい。しかし、ナノワイヤは、接続面上に任意の向きで設けることもできる。接続面を複数の（接続された又は別々の）小領域にさらに分割し、ナノワイヤが異なる小領域で異なる方向を向くことも可能である。このようにして、特に、せん断力に特に満足に耐え得る、特に安定な接続部を実現することができる。さらに、ナノワイヤは、特にその長さ、直径、材料及び密度（ナノワイヤの密度は単位面積当たりに提供されるナノワイヤ数を指す）に関して、接続面の異なる所で異なる構成を有することが可能である。
接続要素は、特に、第一部品と第二部品との間の接続部の中継物であるとみなすことができる。特に、接続要素として、部品同士を接続するために２つの接触面をカバーするのに適した任意の物理的物体が考えられる。
接続面は、特に、接続要素の側面それぞれにおける接続要素の表面の領域であり、空間的に区別される領域である。特に、接続面は、接続部の形成によって区別されることが好ましい。これは、接続面が最初は接続要素の表面の他の部分と異なっていないこと、且つ、接続面は接続部の形成によってはじめて接続部上に形成されたエリアであることから、接続面が区別されることを意味する。この場合、接続面は、接続部の形成前は、接続要素の表面の他の部分と概念的に区別されるにすぎない。例えば、面接続要素の接続面は、その接続要素の区切られたエリア上に（すなわち接続面上に）各接触面それぞれに対する面接続部が形成されることで区別することができる。
接続面は、対応する接触面と同じ大きさであるのが好ましく、対応する接触面の形状をしていることが特に好ましい。しかし、接触面が対応する接続面よりも大きい又は小さいこと、又は、接触面と対応する接続面とが異なる形状であること、又はその両方が可能である。
接続面はいずれの場合にも、接続要素の表面の単に連続した形の領域であることが好ましい。あるいは、第一接続面又は第二接続面又はその両方が、接続要素の表面の複数の別々の小領域にさらに分割されることが可能である。したがって、接続面は、接続要素の表面の２つ以上の別々の部分から構成されることができる。
ステップｂ）及びｃ）では、接触面と接続面とが合わせられる、すなわち互いに向かって移動される。その結果、接続面上のナノワイヤがそれぞれの接触面と接触する。この場合、ナノワイヤが対応する接触面に接続し、その結果、部品と接続要素との間に対応する接続部が形成される。
各ナノワイヤが接触面に接続することで、特にそれぞれの接触面に向いた各ナノワイヤの端が接触面に接続することで、接続部が形成される。この接続部は原子レベルで形成される。この原子レベルで進行するプロセスは、焼結の際に生じるプロセスに類似する。得られる接続部は、気密又は液密又はその両方とすることができ、これにより、特に接続部の又は互いに接続された部品又はその両方の腐食が、接続部の領域で阻止又は少なくとも限定することができる。特に、形成される接続部は、完全に金属製とみなせる。この方法は、「ＫｌｅｔｔWeldｉｎｇ（フックアンドループ溶接）」とも言われる。これは、多数のナノワイヤを用いて、つまり多数の細長い毛髪状の構造体を用いて、加熱によって接続部を得ること、を表している。多数のナノワイヤにより、接触面の不均一さや粗さを補うことができる。
ナノワイヤのサイズがナノメートル範囲であるために、接続部の表面（すなわちファンデルワールス力等の力が原子レベルで作用するエリア）は特に大きい。よって、接続部は、特に良好な電気伝導性と熱伝導性と機械的安定性とのうち少なくとも一つを有することができる。特に電気伝導性及び熱伝導性のうち少なくとも一方である接続部では、ナノワイヤは、電気伝導性及び熱伝導性のうち少なくとも一方の材料から形成されることが好ましい。ここでは、銅を使用することが特に好ましい。また、接触面は、電気伝導性及び熱伝導性のうち少なくとも一方の材料で形成される、特に銅で形成されることが好ましい。さらに上述したように、銅を使用することは、特に溶接接続部の場合には不可能である。本方法によって得られる接続部の大きな表面により、接続部の電気伝導性及び熱伝導性のうち少なくとも一方を特に高くすることが可能となる。接続部が特に良好な熱伝導性を持つことにより、例えば、接続部に関連する部品の冷却を改善しうる。特に、このために、ナノワイヤ又は接触面又はその両方に銅を使用することが好ましい。
前述の接続部はさらに、特に簡易な態様で、工具なしで形成可能である。単に接触面を接続し接続要素を合わせることだけすればよい。加熱及び圧力の印加は、選択的に行うことが可能であり、絶対に必要というわけではない。
方法ステップａ）～ｃ）は、好ましくは、記載した順序で行われ、特に連続して行われる。特に、ステップａ）は、好ましくは、ステップｂ）及びｃ）が開始する前に行われる。
ステップｂ）及びｃ）が連続して行われる場合には、第一接触面と第一接続面とが最初に合わせられる（ステップｂ））。続いて、接続要素が、第一接触面が位置する部品と共に、第二接触面と合わせられる（ステップｃ））。これは、第一接触面と第二接触面とが異なる部品に設けられる場合に特に可能である。
あるいは、ステップｂ）及びｃ）は、同時に、時間的に重なる態様で又は連続して行うことが可能である。これは特に、接続要素が２つの接触面に向かって同時に移動する場合に可能である。これは特に、２つの接触面が互いに隣り合う場合、特に両方の接触面が同じ部品に形成されている場合に可能である。
第一接続面と第二接続面とは、互いに電気伝導可能な態様で接続されることが好ましい。したがって、第一部品と第二部品は、互いに電気伝導可能な態様で接続可能である。あるいは、第一接続面と第二接続面とは、互いに電気的に絶縁されることが好ましい。したがって、電気伝導性の接続部を形成することなく、第一部品と第二部品は互いに機械的に接続されることが可能である。これら２つの実施形態を組み合わせることも可能である。このようにして、接続要素は、第三接続面上及び第四接続面上に多数のナノワイヤをさらに有することができ、第三接続面と第四接続面は接続要素の同じ側に設けられる。これは、第一接続面と第二接続面とが設けられる側でもよい。あるいは、第一接続面及び第二接続面は、接続要素の第三接続面及び第四接続面とは異なる側に設けられてもよい。この方法は、
ｂ’）第三接触面と接続要素の第三接続面とを合わせるステップと、
ｃ’）第四接触面と接続要素の第四接続面とを合わせるステップと
をさらに含むことが好ましい。
本実施形態では、方法は、「４つの接触面を接続する方法」とも呼ばれる。
ステップｂ）、ｂ’）、ｃ）及びｃ’）は、同時に、又は、時間的に重なる態様で、又は、任意の所望の順序で連続して行うことができる。
上で述べたことは、第三接続面及び第四接続面にも対応して当てはまる。
４つの接続面は、電気伝導可能な態様で又は電気的に絶縁された態様で、任意の組み合わせで、互いに接続可能である。例えば、第三接続面と第四接続面とは互いに電気伝導可能な態様で接続されてもよく、他の全ての接続面同士の組は互いに電気的に絶縁されてもよい。さらなる例として、第一接続面と第二接続面とは互いに電気伝導可能な態様で接続されてもよく、第三接続面と第四接続面とは互いに電気伝導可能な態様で接続されてもよく、他の全ての接続面同士の組は互いに電気的に絶縁されてもよい。全ての接続面が互いに電気伝導可能な態様で接続されることも可能である。全ての接続面が互いに電気的に絶縁されることも可能である。
本方法の好ましい実施形態では、ステップａ）において、接続要素は、初期本体から切り離されることによって形成される。
ナノワイヤを基板上に成長させることが可能である。この基板は、接続要素が切り離される初期本体としての役割を果たすことができる。初期本体は、互いに離れた個々の領域に多数のナノワイヤを有することが好ましい。初期本体は、例えばナノワイヤを備えた１つ又は複数の帯状の部分を有することができる。このような複数の帯状の部分が、ナノワイヤを備えない帯状の部分によって互いから分離される。例えば、初期本体の一部を切り出すことによって、接続要素を作製することができる。接続要素をなす切り離された部分は、接続要素がナノワイヤによる帯状の部分を中央に有し且つナノワイヤのない帯状の部分をそれぞれその両側に有するような幅を有することが好ましい。接続要素は、ナノワイヤによる帯状の部分を複数有することもできる。この部分の長さは、必要に応じて選択することができる。
初期本体からの接続要素を形成することにより、ステップａ）を特に簡単で柔軟な態様で行うことが可能となる。
本方法のさらに好ましい実施形態では、ステップｂ）及びステップｃ）の少なくとも一方は、室温で行われる。
接触面と接続面との間にある前述の接続部は、室温でも形成可能である。この場合、接続要素が接触面に押し付けられて接続部を形成することが好ましい。ここで使用される圧力は、３ＭＰａ～２００ＭＰａの間の範囲内、特に１５ＭＰａ～７０ＭＰａの間の範囲内にあることが好ましい。２０ＭＰａの圧力が特に好ましい。
また、ステップｂ）及びｃ）の終了後に加熱が行われないことも好ましい。これにより、温度の作用による部品へのダメージを防止することが可能である。
さらに好ましい実施形態において、本方法は、以下をさらに含む。
ｄ）少なくとも接触面を少なくとも１５０℃の温度に加熱するステップ。
接触面は、（最低温度として）少なくとも１５０℃の温度に、好ましくは（最低温度として）少なくとも１７０℃の温度に加熱される。温度は２００℃であることが好ましい。加熱は、最高２７０℃、特に最高２４０℃の温度まで行われることが好ましい。本実施形態では、ステップｂ）及びｃ）の少なくとも一方が室温で行われることも好ましい。これは、ステップｂ）及びｃ）による接続部の形成後にはじめて加熱が行われることを意味する。このようにして、形成された接続部は加熱により補強される。
ステップｄ）による加熱により、各ナノワイヤが接触面に特に満足できる態様で接続される。したがって、接触面のみが加熱されればよい。実際には、このような加熱では、接触面、ナノワイヤ、接続要素、１つ又は２つの部品の一部又は全体、又は、これらの組み合わせに対して、加熱が行われるのかどうかについて区別できないことが多い。これは、特に熱伝導性材料が使用される場合に当てはまる。接続部の形成のために、接触面以外の要素を（共に）加熱するは必要ないが、有害でもない。したがって、ステップｄ）による加熱は特に、１つの又は２つの部品と接続要素とが、まとめて、例えば炉内で、加熱されることで行うことができる。しかし、あるいは、熱を、接続部の領域に、特に接触面の領域に局所的に導くことも可能である。
接続部を形成するには、前述の最低温度に一回、短時間でも少なくとも到達すればよい。最低温度を維持する必要はない。しかし、ステップｄ）で加熱が行われる温度が少なくとも２秒間、好ましくは少なくとも３０秒間維持されることが好ましい。これにより、接続部を望んだとおりに形成することが可能となる。原則として、温度がより長く維持されることは有害ではない。
ステップｂ）及びｃ）、またステップｄ）も、少なくとも部分的に時間的に重なる態様で行うことができる。したがって、例えば、ステップｂ）及びｃ）の前又は最中に予熱が行うことが可能であり、この予熱はステップｄ）の一部とみなすことができる。ステップｂ）又はｃ）における合わせる動作の際に接続部の形成に必要な温度にあらかじめ到達するように、第一部品又は第二部品又はその両方の接触面それぞれをステップｄ）の前に加熱することも可能である。特に、この点で、ステップｂ）又はｃ）の前にステップｄ）が始まることも可能である。この場合、ステップｄ）は、ステップｄ）により必要とされる温度が、ステップｂ）又はｃ）の終了後でも少なくとも一時的に存在することによって行われる。
本方法によれば、例えば溶接又は硬ろう付けの場合のような程度の温度に達することなく、２つの接触面の間の接続部を得ることが可能である。本実施形態では、不必要な程の加熱をしないで済む点で、この利点を利用することができる。例えば、これにより関連する部品へのダメージが回避可能である。前述のような低い温度であることにより、可燃性材料の発火も防止可能となる。したがって、第一接触面又は第二接触面又はその両方の温度が、本方法の任意の時点で２７０℃を超えることがなく、特に２４０℃を超えないことが特に好ましい。
本方法のさらに好ましい実施形態では、接続要素は、少なくとも加熱中の一部の期間ににおいて、小さくとも３ＭＰａの圧力で、特に小さくとも１５ＭＰａの圧力又は大きくとも２００ＭＰａの圧力で、特に７０ＭＰａの圧力で、第一接触面及び第二接触面の少なくとも一方に押し付けられる。これは特に、接続要素が１つ又は２つの部品に押し付けられることで行うことができる。
使用される圧力は、３ＭＰａ～２００ＭＰａの間の範囲内、特に１５ＭＰａ～７０ＭＰａの間の範囲内にあることが好ましい。２０ＭＰａの圧力が特に好ましい。
圧力は、温度がその指定された下限を超える期間に少なくともおいては、指定された下限を上回ることが好ましい。したがって、この点で、ナノワイヤ及び接触面は、少なくともこの期間においては、対応する圧力と対応する温度との両方に曝される。これにより、圧力及び温度の作用により接続部を形成することができる。
本発明のさらなる態様として、第一接触面を第二接触面に接続するために接続要素を使用することを提示する。接続要素は、第一接続面上及び第二接続面上に、それぞれの多数のナノワイヤを有する。第一接続面と第二接続面は、接続要素の同じ側に設けられる。
本方法の前述の特別な利点及び設計の特徴は、本使用に適用及び転用可能であり、その逆も同様である。
接続要素は、電気伝導性及び熱伝導性の少なくとも一方として形成されることが好ましい。これにより、接触面同士は、電気伝導可能な態様及び熱伝導可能な態様の少なくとも一方で互いに接続することができる。あるいは、第一接続面と第二接続面は、互いに電気的に絶縁されていることが好ましい。
第一接続面と第二接続面との間の電気抵抗が四端子測定において少なくとも１００ＫΩと測定される場合は、第一接続面と第二接続面は互いに電気的に絶縁されているとみなすことが意図されている。この測定は、室温、空気湿度２０％、定電圧（すなわち交流電圧ではない）で行われたものであり、第一接続面上及び第二接続面上のそれぞれの電極を用いており、電極は１ｃｍ２の面積にわたってそれぞれの接続面に接触している。
接続面が互いに対して電気的に絶縁される場合には、接触面同士の間が電気的に絶縁されていながらも機械的に安定であり且つ選択的に熱伝導性でもある接続部を形成可能である。好ましくは、第一接続面と第二接続面との間の領域において、接続要素の材料の比電気抵抗は、室温で少なくとも１０５Ωｍであり、好ましくは少なくとも１０８Ωｍである。
接続要素の材料の比電気抵抗について記載された仕様は、定電圧での測定に関するものである。交流電圧を印加すると、異なる結果が得られることがあり、特に交流電圧の周波数に依存する場合がある。
少なくとも１０５Ωｍ、好ましくは少なくとも１０８Ωｍの記載値は、接続要素の材料に関する。様々な材料の比抵抗が、専門文献の表などで入手可能である。ここでは、この種の仕様を参照する。接続要素が特定の材料から全体が形成される場合には、ここで使用される接続要素の材料の比抵抗は、専門文献でこの特定の材料に対して指定された値である。この定義は、材料によって生じたのではない効果を全て除外することを意味し、例えば、接続要素の形によって生じる効果等を除外する。接続要素が異なる材料で構成されている場合には、個々の材料の比抵抗を専門文献から確認することができ、接続要素の材料、すなわち材料の組成の総比抵抗を確認することができる。使用される材料の比抵抗の値が専門文献に見つからない場合には、測定によりこの値を確認することができる。
使用の好ましいある実施形態では、第一接触面は部品の第一領域に設けられ、第二接触面は部品の第二領域に設けられる。
本実施形態では、両方の接触面が同じ部品上に形成される。しかし、部品は、少なくとも２つの異なる領域にさらに分割される。個々の領域は、構造的な特徴の観点で互いに区別可能である。個々の領域は、さらに、機能的観点でも互いに区別可能であることが好ましい。特に、個々の領域は、構築及び組み立てを容易にするために電子部品がさらに分割されるゾーンとすることができる。
使用の好ましい実施形態では、第一接続面は、第二接続面から離れて設けられる。
接続面は、接続部の形成によって概念的にのみ区別可能である。この場合、本実施形態では、互いに離れて設けられた接続面同士の間に接続部が存在することができる。特に、記載されたように区別される接続面同士の間にナノワイヤが設けられることもできる。これにより、接続面同士の間でのナノワイヤの成長を抑制するための措置をとる必要がないため、ナノワイヤの成長を促進することができる。接続面と接触面とを精密に適合する様式で重ねる必要がないため、接続要素の配置を非常に容易にすることも可能となる。代わりに、各接続面は、それぞれの接触面と接触するに必要とされる箇所に正確に形成される。また、接続要素は、特定の用途のために特別に作製される必要はない。むしろ、接続要素は、多種多様な用途に柔軟に使用されることができる。接続面同士の間のナノワイヤは、使用しないままとすることができ、又は、接触面外の表面領域に対して接続することができる。
使用のさらに好ましい実施形態では、第一接触面と第二接触面は、接続要素によって、電気伝導性の態様又は熱伝導性の態様又は機械的態様又はそれらの組み合わせで、互いに接続される。
この実施形態では、特にナノワイヤが、電気伝導性又は熱伝導性又は機械的安定性又はそれらを組み合わせて有する材料から形成される場合、接触面の間に、電気伝導性の態様又は熱伝導性の態様又は機械的の態様又はそれらの組み合わせの接続部を形成することができる。第一接触面と第二接触面は、電気伝導性の態様又は熱伝導性の態様又はその両方で互いに接続されることが好ましい。接続面の間における電気伝導性又は熱伝導性又はその両方を有する接続部は、接続要素の材料によって形成することができる。これに関しては、ナノワイヤが上に設けられる接続要素の表面が、電気伝導性であるか又は熱伝導性であるか又はその両方であればよい。
後者が当てはまるのは、特に、ナノワイヤは層によって接続要素に接続され、第一接続面と第二接続面との間の全体に亘って層が形成される、使用の好ましい実施形態である。
層は、好ましくは、ナノワイヤのガルバニック成長に使用される。層は、好ましくは、ナノワイヤの材料から形成される。このように、基板はナノワイヤの材料で被覆することができ、それにより、層が得られる。そして、ナノワイヤが層上で成長し、ナノワイヤの成長によって、層上は区切られることができる。リソグラフィ中間ステップを用いてナノワイヤの成長の前に層が構造化される場合には、ナノワイヤの成長を局所的に区切ることが可能である。このようにして、ナノワイヤが帯状等の形で設けられた初期本体を得ることができる。
使用のさらに好ましい実施形態では、層は、熱伝導性であるか、又は、電気伝導性であるか、又は、機械的接続部を形成するために構成されているか、又は、それらの組み合わせである。
特にこのタイプの層を用いて、各接続面は、熱伝導性の態様又は電気伝導性の態様又は機械的の態様又はそれらの組み合わせで互いに接続されることができる。層は、電気伝導性であるか又は熱伝導性であるか又はその両方であることが好ましい。さらに、ナノワイヤが電気伝導性であるか又は熱伝導性であるか又はその両方である場合は、接触面の間において、電気伝導性又は熱伝導性又はその両方を有する接続部を作製形成することができる。
使用のさらに好ましい実施形態では、接続要素は、フィルム状の構成である。
フィルム状の構成とは、接続要素の厚さが、接続要素の他の方向への広がりに比べて非常に小さいことを意味する。好ましい実施形態では、接続要素の厚さは最大でも５ｍｍである。接続要素の厚さは、０．００５ｍｍ～５ｍｍ［ミリメートル］の間の範囲内、特に０．０１ｍｍ～１ｍｍの間の範囲内にあることが好ましい。
特に、フィルム状の接続要素は、可撓性構成のものであることが好ましい。
さらに、接続要素は帯状の構成のものであることが好ましい。この実施形態では、接続面は、帯状の２つの表面のうちの１つに設けられ、これらの表面は（帯状の材料厚さから生じる）他の表面全てと比べて、表面積が非常に大きい。
帯状材料は、例えばロールの形で提供可能である。この場合、ナノワイヤは、帯状材料上にあらかじめ設けられており、例えば保護ラッカーによって保護することができる。接続要素を使用する前に、保護ラッカーを除去してナノワイヤを露出することができる。帯状材料の必要な部分それぞれを、使用されるためにロールから分離することができる。
本実施形態では、接続要素は、「接続テープ」、特に「ＫｌｅｔｔWeldｉｎｇテープ」［フックアンドループ溶接テープ］とも呼ぶことができる。
本発明のさらなる態様として、接続要素と部品とを有する装置が提示される。この装置は、
多数のナノワイヤによって接続要素の第一接続面に接続される第一接触面と、
多数のナノワイヤによって接続要素の第二接続面に接続される第二接触面と
を備え、
第一接続面と第二接続面とは、接続要素の同じ側に設けられる。
本方法及び本接続要素の使用の前述の特別な利点及び設計の特徴は、本装置に適用及び転用可能である。
本発明及び技術分野は、図面に基づいて以下により詳細に説明する。図面には、特に好ましい例示的実施形態を示す。しかし、本発明はそれに制限されない。特に、図面、特に図示されるサイズ比は、模式的なものにすぎないことに留意すべきである。
２つの部品を接続する本発明による方法の概略図を示す。 図１の方法によって互いに接続された２つの部品の本発明による装置の概略図を示す。 本発明によるさらなる装置の概略図を示す。 本発明によるさらなる装置の概略図を示す。 ２つの接触面を接続する本発明による方法の概略図を示す。 図５の方法によって互いに接続された２つの接触面を備える部品を有する本発明による第一装置の概略側面図を示す。 図６の接続要素を下から見た概略図を示す。 図６及び図７の接続要素が得られる初期本体を下から見た概略図を示す。 接続要素の第二実施形態の、下から見た概略図を示す。 接続要素の第三実施形態の、下から見た概略図を示す。 図５の方法によって互いに接続された２つの接触面を備える部品を有する本発明によるさらなる装置の概略側面図を示す。
図１は、第一部品２を第二部品３に接続する方法を示す。使用される参照符号は図２に関するものである。この方法は、
ａ）接続要素６を設けるステップであって、
接続要素６は、接続要素６の第一側１０にある第一接続面７上と接続要素６の第一側１０と反対の第二側１１にある第二接続面８上とのそれぞれに、多数のナノワイヤ１を備えており、
第一接続面７と第二接続面８は、互いに対して電気的に絶縁されている、ステップと、
ｂ）第一部品２の接触面４と接続要素６の第一接続面７とを合わせるステップと、
ｃ）第二部品３の接触面５と接続要素６の第二接続面８とを合わせるステップと
を含む。
ステップｂ）及びｃ）の少なくとも一方は、室温で行われることが好ましい。この方法は、図１に破線のボックスで示される以下の選択的なステップをさらに含むことができる。
ｄ）少なくとも各接触面４、５を少なくとも１５０℃の温度に加熱するステップ
図２は、図１の方法を用いて得られる装置９を示す。装置９は、接続要素６の第一側１０の第一接続面７上の多数のナノワイヤ１によって接続要素６に接続されている第一部品２を備える。装置９は、接続要素６の第一側１０と反対の第二側１１の第二接続面８上の多数のナノワイヤ１によって接続要素６に接続されている第二部品３をさらに備える。この目的のために、第一部品２及び第二部品３は、それぞれの接触面４、５を有する。
第一接続面７と第二接続面８は、互いに対して電気的に絶縁されている。このために、接続要素６は、セラミック材料から、少なくとも第一接続面７と第二接続面８との間の領域に形成される。その結果、少なくともこの領域において、接続要素６の比電気抵抗は、少なくとも１０１０Ωｍである。接続要素６は、フィルム状の構成である。接続要素６の厚さは、最大でも５ｍｍである。接続要素６の厚さは、図２における接続要素６の鉛直方向の範囲として特定することができる。
図３は、第一部品２と、機能要素１３と、第二部品３と、第一接続要素６と、第二接続要素１４とを備える装置１２を示す。第一部品２は、多数のナノワイヤ１を介して第一接続要素６の第一接続面７に接続されている。機能要素１３は、第一側において、多数のナノワイヤ１を介して、第一接続要素６の第二接続面８に接続されており、第二側において、多数のナノワイヤ１を介して、第二接続要素１４の第一接続面７に接続されている。第二部品３は、多数のナノワイヤ１を介して第二接続要素１４の第二接続面８に接続されている。接続要素６、１４の接続面７、８は、それぞれ互いに対して電気的に絶縁されている。図３に示す装置１２は、図１の方法を２回用いることにより作製することができる。
図４は、第一部品２と、第二部品３と、第三部品１６と第四部品１７とを備える装置１５を示す。第一部品２は、接続要素６の第一側１０の第一接続面７上の多数のナノワイヤ１によって、接続要素６に接続される。第二部品３は、接続要素６の第一側１０と反対の第二側１１の第二接続面８上の多数のナノワイヤ１によって、接続要素６に接続される。第一接続面７と第二接続面８とは、互いに電気的に絶縁される。第三部品１６は、接続要素６の第一側１０の第三接続面２０上の多数のナノワイヤ１によって、接続要素６に接続される。第四部品１７は、接続要素６の第二側１１の第四接続面２１上の多数のナノワイヤ１によって、接続要素６に接続される。第三接続面２０と第四接続面２１は、互いに電気伝導可能な態様で接続される。部品２、３、１６、１７のそれぞれの接触面４、５、１８、１９も示されている。
図５は、第一接触面１０２と第二接触面１０３とを接続する方法を示す。使用される参照符号は図６に関するものである。この方法は、
ａ）第一接続面１０７と第二接続面１０８とに、多数のナノワイヤ１０１を備える接続要素１０６を設けるステップであって、
第一接続面１０７と第二接続面１０８は、接続要素１０６の同じ側に設けられている、ステップと、
ｂ）第一接触面１０２と接続要素１０６の第一接続面１０７とを合わせるステップと、
ｃ）第二接触面１０３と接続要素１０６の第二接続面１０８とを合わせるステップと
を含む。
ステップａ）において、接続要素１０６は、図８に示す初期本体１１２から切り離されることによって形成される。
ステップｂ）及びｃ）の少なくとも一方は、室温で行われることが好ましい。この方法は、図５に破線のボックスで示される以下の選択的なステップをさらに含むことができる。
ｄ）少なくとも各接触面１０２、１０３を少なくとも１５０℃の温度に加熱するステップ
図６は、接続要素１０６と部品１１０とを有する装置１０９を示す。部品１１０は、第一接触面１０２と第二接触面１０３とを有する。第一接触面１０２は、多数のナノワイヤ１０１によって、接続要素１０６の第一接続面１０７に接続される。第二接触面１０３は、多数のナノワイヤ１０１によって、接続要素１０６の第二接続面１０８に接続される。第一接続面１０７と第二接続面１０８は、接続要素１０６の同じ側に設けられる。図６に示す例では、これは、接続要素１０６の、下方に向いた側面である。
第一接触面１０２は、部品１１０の第一領域１０４に設けられる。第二接触面１０３は、部品１１０の第二領域１０５に設けられる。
接続面１０７、１０８は、互いに離れて設けられる。
ナノワイヤ１０１は、層１１１によって接続要素１０６に接続される。層１１１は、第一接続面１０７と第二接続面１０８との間の全体に亘って形成される。
層１１１は、電気伝導性であり且つ熱伝導性である。ナノワイヤ１０１は、電気伝導性であり且つ熱伝導性である材料から形成される。これにより、接触面１０２、１０３は、互いに電気伝導性であり且つ熱伝導である態様で接続される。
図７は、図５の方法で使用されうる図６の接続要素１０６を下から見た図を示す。層１１１が見られる。図７は、接続部が形成される前の状況を示しており、そのため、接続面はまだ区別されていない。
図８は、層１１１の帯状部分を多数備えた初期本体１１２を示す。ナノワイヤ１０１を備えたこれらの帯状部分は、ナノワイヤ１０１を備えない帯状部分によって互いから分離される。破線は、好ましくは、フィルム状の初期本体１１２から切り出すことによって接続要素１０６が得られる様子を示す。層１１１の帯状部分に沿っている接続要素１０６の範囲は、要件に応じて選択可能である。また、接続要素１０６は、層１１１の帯状部分を複数用いて形成することができる。初期本体１１２から多数の接続要素１０６を切り出すことができる。破線で描かれた接続要素１０６は、例示した１つの角で切り出される最初の接続要素である。あるいは、例えば初期本体１１２全体を接続要素１０６として使用することも可能である。図示した実施形態のように層１１１の帯状部分が規則的に設けられることも、必須ではない。帯状部分の幅、隣接する帯状部分間の間隔、（図８の右から左の方向に）帯状部分の長さ、帯状部分の向き、これらのいずれかが異なるか、又は、それらを組み合わせた、不規則なパターンも可能である。
これに対応して、図９及び１０は層１１１の配置が異なる接続要素６の２つの実施形態を示す。
図９における接続要素１０６は、幅が連続的に減少する層１１１の帯状部分を有する。この接続要素６は、特に、（接続要素１０６の左側の）大きな接触面を小さな接触面（右側）に接続するために使用することができる。
図１０における接続要素６は、層１１１の帯状部分を４つ有する。これらの帯状部分は長さが異なる。これに対応して、接続要素１０６は、４つの接続部を形成するために使用することができ、それぞれの第一接触面は線上に設けられ、それぞれの第二接触面はこの線に対して斜めになっている線上に設けられる。
図１１は、互いに接続された接触面１０２、１０３の第二装置１０９を示す。この装置１０９は、接触面２、３が部品１１０の異なる領域１０４、１０５に設けられない点で、図６の装置１０９と異なる。代わりに、第一接触面１０２は第一部品１１０上に設けられ、第二接触面１０３は第二部品１１３上に設けられる。２つの部品１１０、１１３は、互いに対して平行に設けられてはいない。２つの部品が互いに９０°の角度をなす例として示される。角度が異なる装置も同様に可能である。別々の部品１１０、１１３が存在するという特徴と、接触面１０２、１０３が互いに対して平行になっていないという特徴とは、互いに独立したものである。これは、例えば部品１１０の領域１０４、１０５が互いに対して角度をなすことも可能であることを意味する。
図１１では、２つの部品１１０、１１３が角度のある装置を形成し、その内側に接続要素１０６が設けられている。あるいは、接続要素１０６を、角度のある装置の外側に設けることもできる。図１１では、角度のある装置の外側は、第一部品１１０の左の側面と第二部品１１３の下の側面とによって形成される。
１ ナノワイヤ
２ 第一部品
３ 第二部品
４ 第一部品の接触面
５ 第二部品の接触面
６ 第一接続要素
７ 第一接続面
８ 第二接続面
９ 装置
１０ 第一側
１１ 第二側
１２ 装置
１３ 機能要素
１４ 第二接続要素
１５ 装置
１６ 第三部品
１７ 第四部品
１８ 第三部品の接触面
１９ 第四部品の接触面
２０ 第三接続面
２１ 第四接続面
１０１ ナノワイヤ
１０２ 第一接触面
１０３ 第二接触面
１０４ 第一領域
１０５ 第二領域
１０６ 接続要素
１０７ 第一接続面
１０８ 第二接続面
１０９ 装置
１１０ 第一部品
１１１ 層
１１２ 初期本体
１１３ 第二部品

Claims (22)

  1. 第一部品（２）を第二部品（３）に接続する方法であって、
    ａ）接続要素（６）を設けるステップであって、
    前記接続要素（６）は、前記接続要素（６）の第一側（１０）にある第一接続面（７）上と前記接続要素（６）の前記第一側（１０）と反対の第二側（１１）にある第二接続面（８）上とのそれぞれに、多数のナノワイヤ（１）を備えており、
    前記第一接続面（７）と前記第二接続面（８）は、互いに対して電気的に絶縁されている、ステップと、
    ｂ）前記第一部品（２）の接触面（４）と前記接続要素（６）の前記第一接続面（７）とを合わせるステップと、
    ｃ）前記第二部品（３）の接触面（５）と前記接続要素（６）の前記第二接続面（８）とを合わせるステップと
    を含む方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記ステップｂ）及び前記ステップｃ）の少なくとも一方は、室温で行われる、
    方法。
  3. 請求項１又は２のいずれかに記載の方法であって、
    ｄ）少なくとも前記各接触面（４、５）を少なくとも９０℃の温度に加熱するステップ
    をさらに含む、
    方法。
  4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記接続要素又は前記第一部品又は前記第二部品又はそれらの組み合わせは、前記ステップｂ）及び前記ステップｃ）の少なくとも一方において超音波による作用を受ける、
    方法。
  5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の方法であって、
    ステップａ）で設けられる前記接続要素（６）は、前記接続要素（６）の前記第一側（１０）の第三接続面（２０）上と、前記接続要素（６）の前記第二側（１１）の第四接続面（２１）上とのそれぞれに、多数のナノワイヤ（１）を備えており、
    前記第三接続面（２０）と前記第四接続面（２１）は、互いに電気伝導可能な態様で接続され、
    該方法は、
    ｂ’）第三部品（１６）の接触面（１８）と前記接続要素（６）の前記第三接続面（２０）とを合わせるステップと、
    ｃ’）第四部品（１７）の接触面（１９）と前記接続要素（６）の前記第四接続面（２１）とを合わせるステップと
    をさらに含む方法。
  6. 第一部品（２）を第二部品（３）に接続する接続要素（６）であって、
    該接続要素（６）は、該接続要素（６）の第一側（１０）にある第一接続面（７）上と、該接続要素（６）の前記第一側（１０）と反対の第二側（１１）にある第二接続面（８）上とのそれぞれに、多数のナノワイヤ（１）を備えており、
    前記第一接続面（７）と前記第二接続面（８）は、互いに電気的に絶縁されている、
    接続要素（６）。
  7. 請求項６に記載の接続要素（６）であって、
    前記接続要素（６）は、フィルム状の構成である、
    接続要素（６）。
  8. 請求項６又は７に記載の接続要素（６）であって、
    前記接続要素（６）の厚さは、最大でも５ｍｍである、
    接続要素（６）。
  9. 請求項６～８のいずれか一項に記載の接続要素（６）であって、
    前記第一接続面（７）と前記第二接続面（８）との間の領域において、前記接続要素（６）の材料の比電気抵抗は、室温で少なくとも１０５Ωｍである、
    接続要素（６）。
  10. 請求項６～９のいずれか一項に記載の接続要素（６）であって、
    前記接続要素（６）は、セラミック材料から、前記第一接続面（７）と前記第二接続面（８）との間の領域に形成される、
    接続要素（６）。
  11. 請求項６～１０のいずれか一項に記載の接続要素であって、
    前記接続要素（６）の前記第一側（１０）の第三接続面（２０）上と、前記接続要素（６）の前記第二側（１１）の第四接続面（２１）上とのそれぞれに、多数のナノワイヤ（１）をさらに備えており、
    前記第三接続面（２０）と前記第四接続面（２１）は、互いに電気伝導可能な態様で接続されている、
    接続要素。
  12. 装置（９）であって、
    接続要素（６）の第一側（１０）にある第一接続面（７）上の多数のナノワイヤ（１）によって、前記接続要素（６）に接続されている第一部品（２）と、
    前記接続要素（６）の前記第一側（１０）と反対の第二側（１１）にある第二接続面（８）上の多数のナノワイヤ（１）によって、前記接続要素（６）に接続されている第二部品（３）と
    を備え、
    前記第一接続面（７）と前記第二接続面（８）は、互いに対して電気的に絶縁されている、
    装置（９）。
  13. 装置（１２）であって、
    第一部品（２）と、
    機能要素（１３）と、
    第二部品（３）と、
    第一接続要素（６）と、
    第二接続要素（１４）と
    を備え、
    前記第一部品（２）は、多数のナノワイヤ（１）を介して前記第一接続要素（６）の第一接続面（７）に接続されており、
    前記機能要素（１３）は、
    第一側において、多数のナノワイヤ（１）を介して、前記第一接続要素（６）の第二接続面（８）に接続されており、
    第二側において、多数のナノワイヤ（１）を介して、前記第二接続要素（１４）の第一接続面（７）に接続されており、
    前記第二部品（３）は、多数のナノワイヤ（１）を介して前記第二接続要素（１４）の第二接続面（８）に接続されており、
    前記第一接続要素（６）の前記第一接続面（７）と前記第二接続面（８）は、互いに対して電気的に絶縁されており、
    前記第二接続要素（１４）の前記第一接続面（７）と前記第二接続面（８）は、互いに対して電気的に絶縁されている、
    装置（１２）。
  14. 第一接触面（１０２）を第二接触面（１０３）に接続する方法であって、
    ａ）第一接続面（１０７）と第二接続面（１０８）とに、多数のナノワイヤ（１０１）を備える接続要素（１０６）を設けるステップであって、
    前記第一接続面（１０７）と前記第二接続面（１０８）は、前記接続要素（１０６）の同じ側に設けられている、ステップと、
    ｂ）前記第一接触面（１０２）と前記接続要素（１０６）の前記第一接続面（１０７）とを合わせるステップと、
    ｃ）前記第二接触面（１０３）と前記接続要素（１０６）の前記第二接続面（１０８）とを合わせるステップと
    を含む方法。
  15. 請求項１４に記載の方法であって、
    ステップａ）において、前記接続要素（１０６）は、初期本体（１１２）から切り離されることによって形成される、
    方法。
  16. 第一接触面（１０２）を第二接触面（１０３）に接続するために接続要素（１０６）を使用することであって、
    前記接続要素（１０６）は、第一接続面（１０７）上及び第二接続面（１０８）上に、それぞれの多数のナノワイヤ（１０１）を有し、
    前記第一接続面（１０７）と前記第二接続面（１０８）は、前記接続要素（１０６）の同じ側に設けられる、
    使用。
  17. 請求項１６に記載の使用であって、
    前記接触面（１０２）は、部品（１１０）の第一領域（１０４）に設けられ、
    前記第二接触面（１０３）は、前記部品（１１０）の第二領域（１０５）に設けられる、
    使用。
  18. 請求項１６及び１７のいずれかに記載の使用であって、
    前記第一接続面（１０７）は、前記第二接続面（１０８）から離れて設けられる、
    使用。
  19. 請求項１６～１８のいずれか一項に記載の使用であって、
    前記第一接触面（１０２）と前記第二接触面（１０３）は、前記接続要素（１０６）によって、電気伝導性の態様又は熱伝導性の態様又は機械的態様又はそれらの組み合わせで、互いに接続される、
    使用。
  20. 請求項１６～１９のいずれか一項に記載の使用であって、
    前記ナノワイヤ（１０１）は、層（１１１）によって前記接続要素（１０６）に接続され、
    前記層（１１１）は、前記第一接続面（１０７）と前記第二接続面（１０８）との間の全体に亘って形成される、
    使用。
  21. 請求項２０に記載の使用であって、
    前記層（１１１）は、電気伝導性であるか、又は、熱伝導性であるか、又は、機械的接続部を形成するために構成されているか、又は、それらの組み合わせである、
    使用。
  22. 接続要素（１０６）と部品（１１０）とを有する装置（１０９）であって、
    多数のナノワイヤ（１０１）によって前記接続要素（１０６）の第一接続面（１０７）に接続される第一接触面（１０２）と、
    多数のナノワイヤ（１０１）によって前記接続要素（１０６）の第二接続面（１０８）に接続される第二接触面（１０３）と
    を備え、
    前記第一接続面（１０７）と前記第二接続面（１０８）は、前記接続要素（１０６）の同じ側に設けられる、
    装置（１０９）。
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