WO1997042798A1 - Verfahren zur herstellung elektrisch leitender verbindungen zwischen zwei oder mehr leiterstrukturen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing partial electrically conductive contact connections between two conductor structures and in particular between two conductor structures, at least one of which is applied to a stabilizing carrier.
  • Conductor structure is to be understood to mean any type of conductive structure, that is to say basically any electrically conductive component, such as, for example, the electrical contacts of SMD and IC components or the like.
  • the term encompasses conductive structures worked out from metal layers or foils and, above all, circuits worked out from conductive foils.
  • the conductive foils can have a thickness of 12-200 ⁇ m or more, for example.
  • the conductive structures can be evaporated onto a carrier, glued on or applied in another known manner or integrated into the carrier.
  • Systems of this type are referred to below as interconnected systems.
  • Suitable carriers include plastics and in particular thermoplastic plastics such as polyimides, polyesters, polyolefins, halogenated polyolefins, optionally reinforced polyepoxides and copolymers or graft polymers of these polymers.
  • the conductor structures can also be surface-treated or finished.
  • a multilayer structure which can be used, for example, as a chip card (ID card, check card, etc.).
  • a chip card I card, check card, etc.
  • problems arise in the production of the conductive connections between the conductor structures. Thermal processes cause difficulties in that the thermoplastic carrier melts under the action of heat, at least in the area of the direct action of heat. Global heat input (in the oven etc.) is therefore not applicable.
  • thermoplastic carrier e.g. IR, laser, hot air processes with a thin nozzle, thermocompression process, resistance process, gap soldering iron process, etc.
  • the difficulties are particularly serious if a conductor structure applied on a thermoplastic carrier is to be conductively connected to a larger and / or thicker conductor system.
  • These can be, for example, composite conductor structure systems with carrier foils for SMD modules or for metallic lead frames (leadframes) with at least one integrated IC module.
  • the carrier films are usually relatively thick and flat here. If the thermal energy for producing the conductive connection is supplied from the side of the thermoplastic carrier, it must be passed through the carrier and leads to its melting.
  • the thermal energy is supplied from the other side, for example via a lead frame carrier, a considerable part of the supplied energy is dissipated via the lead frame, which generally consists of highly thermally conductive metal. On the one hand this increases the energy requirement which is necessary for the formation of the conductive connection, on the other hand the heat dissipation leads to the heating of the carrier in the area around the connection point.
  • a thermoplastic carrier it melts so strongly in most cases that the multilayer structure is no longer usable due to the deformation or destruction. Thermal processes for producing the conductive connections are therefore only very limited or cannot be used at all.
  • thermo methods such as welding, soldering, ultrasound, thermocompression, thermosonic or laser methods have been used to connect conductor structures to multilayer structures which comprise at least one thermoplastic carrier, then only under various restrictions. Either there was a complex restructuring and new dimensioning of the contact points or the thermoplastic carrier was replaced by other and more expensive materials. Another possibility was to keep the temperature coupling low in order to prevent damage to the thermoplastic material. However, this led to a reduction in the strength of the connection achieved.
  • the object of the invention was to provide a method by means of which two or more conductor structures can be connected to one another in a simple and cost-effective manner and in as stable a manner as possible, in particular with the aid of a thermally or thermally assisted method.
  • This method should largely prevent damage to a carrier supporting one or both conductor structures.
  • the process should require as little energy as possible.
  • the invention thus relates to a method for producing at least one electrically conductive connection between two or more conductor structures, at least one of which is connected to a carrier to form a conductor composite system.
  • the method is characterized in that openings are provided in at least one of the conductor composite systems in the area of the contact points of the conductor structure.
  • the breakthroughs allow direct access to the actual connection point and enable the connection to be made there in a targeted manner.
  • connection can be made on the one hand by supplying thermal energy, for example by heat radiation, welding, soldering, thermocompression, with the aid of ultrasound, by laser or thermosonic processes. Preferred welding methods are spot, gap or gap welding.
  • the connection can be made by introducing an electrically conductive mass into the openings.
  • the electrically conductive mass can e.g. a conductive paste, a conductive adhesive, a solder paste or solder foil.
  • the connection point is additionally supplied with thermal energy, it being possible in principle to use one of the methods mentioned above.
  • the method is to be chosen in accordance with the choice of the film carrier, the additive and the partners to be joined and should be reduced to a minimum exposure time depending on the substances involved. Downstream or in-process cooling of the thermoplastic substrate carrier is recommended.
  • the connection between two conductor systems can be established in a very simple manner.
  • the problems of the prior art when using thermal or thermally assisted methods are largely avoided by the present invention.
  • the thermal energy no longer has to be passed through a carrier, but can be supplied directly and specifically to the connection point. On the one hand this saves energy and on the other hand largely avoids the uncontrolled melting of the carrier.
  • supports with low melting points can be used without any problems.
  • inexpensive thermoplastic plastic carriers made of PVC, PE, PET, PEN, PP, ABS or the like
  • the invention is particularly advantageous if conductive connections to relatively thick conductor composite systems are to be made, such as to leadframe slides. Since, according to the invention, the thermal energy can be supplied to the connection point in a targeted manner, the heating of the metallic connection frame can be largely avoided, and the dissipation of heat into the carrier and its melting are practically not observed.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of a multilayer system to which the method according to the invention can be applied, in cross section;
  • FIG. 2 shows schematically the multilayer system according to FIG. 1 with trained connections
  • FIG. 3 shows schematically the multi-layer system according to FIG. 1 with another possible type of connection formation
  • the multilayer system 1 shows schematically a possible multi-layer system to which the method according to the invention can be applied.
  • the multilayer system 1 is composed of two conductor composite systems, namely on the one hand a conductor structure 2 which is arranged on a carrier 3 and on the other hand a so-called leadframe film 4 into which a metallic lead frame (not shown) is integrated. is free.
  • An IC or SMD module 5 is arranged on the leadframe film 4.
  • the invention is suitable for connecting all conductor structures, at least one of which is combined with a carrier to form a conductor composite system.
  • At least one of the conductor composite systems present in the multilayer system is provided with openings.
  • the openings are in the area of the contact points of the conductor structure in the conductor system.
  • a breakthrough is shown, which is designated 6.
  • the breakthrough allows direct access to the connection point.
  • the connection is first formed in the area marked with 7.
  • the size of the openings is expediently 0.3 to 1.5 mm in diameter with a substrate thickness of 50 ⁇ m to 1000 ⁇ m and more.
  • the breakthroughs depend on the process, the materials used and their dimensions as well as the choice of connection technology (soldering, welding, gluing, etc.).
  • FIG. 2 shows the multilayer structure according to FIG. 1 with thermally formed connections.
  • the melting points created by supplying thermal energy are designated by 8.
  • FIG. 3 shows the multilayer system according to FIG. 1, in which the connections were made with the aid of an electrically conductive mass, for example a solder or a conductive paste.
  • the conductive mass inserted into the opening is identified by 9.
  • the openings 6 can be made in many different ways. For example, they can be punched, embossed, cut or sawn, milled, melted, etched, printed or produced in some other way.
  • the shape and size of the openings depend on the particular structure of the conductor system and its planned use. Openings with a circular cross section are preferred because of the simple manufacture. In principle, however, the openings can have any cross-sectional shape, for example square, rectangular, polygonal, oval, etc. Elongated shapes can be advantageous for flat connection designs. The corners of the openings can be rounded. Exemplary cross-sectional shapes of the openings are shown in FIG. 5.
  • FIG. 4 schematically shows some further multilayer structures that can be connected with the method according to the invention.
  • the unconnected individual components can be seen, while the right side shows the corresponding multi-layer structures and schematically illustrates the production of the connections.
  • Fig. 4a corresponds to that of Figs. 1 to 3.
  • Fig. 4a2) 10 denotes a means for supplying thermal energy.
  • it can be an ultrasound and / or thermocompression electrode or any other means with which thermal energy can be supplied in the manner already described.
  • thermosensitive carrier materials such as thermoplastics can therefore also be used without being damaged during the production of the conductive connection.
  • FIG. 4b shows an alternative possibility of connecting a leadframe film 4 to a conductor composite system comprising carrier film 3 and conductor structure 2.
  • the opening is formed in the lower of the two conductor composite systems, that is to say in the carrier film 3 and the conductor structure 2.
  • the thickest of the interconnected systems is preferably broken through. 10 'denotes a means for supplying thermal energy, for example a means for supplying laser or IR radiation.
  • Fig. 4c illustrates a multi-layer system in which two Leadfra- me-foils 4 and 4 1 are connected to each other. Breakthrough 6 is located in the upper of the interconnector systems.
  • 4d shows a multilayer system consisting of two conductor composite systems, each consisting of a conductor structure 2 or 2 'and a carrier 3 or 3'.
  • An IC or SMD module is arranged on the lower of the two conductor network systems.
  • the upper conductor composite system 2 ', 3' has a through opening 11 for the IC or SMD module.
  • a leadframe film 4 with an IC or SMD module 5 is inserted between two conductor composite systems, which essentially correspond to those of FIG. 4d.
  • the opening 6, 6 ' extends through the upper conductor composite system 2', 3 'and the leadframe film 4.
  • Fig. 4f Another possibility is shown in Fig. 4f.
  • the IC or SMD module 5 is arranged on the lower conductor composite system and a corresponding opening 11 'is provided in the leadframe film 4.
  • the openings 6, 6 ' are located in the upper and lower conductor system. To establish the connection, thermal energy is supplied to the structure from both sides (10 ").
  • connection between the conductor structures can also be established with the aid of conductive masses.
  • the composite conductor systems according to the invention and the multilayer systems that can be produced according to the invention are simple and inexpensive to obtain.
  • the connections between the individual layers produced according to the invention are stable. Nevertheless, their production requires only a small amount of energy. Since the connection energy can be supplied through the openings in the connection point, melting of the supports outside the connection areas is largely avoided.
  • Thermoplastic carriers can be used.
  • the configuration of the interconnect systems according to the invention also enables the connection to be checked visually.
  • the through-openings can serve as optical positioning and centering aids both in the production and in the finished multilayer system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wenigstens einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen zwei oder mehr Leiterstrukturen (2, 4), von denen wenigstens eine mit einem Träger (3) zu einem Leiterverbundsystem verbunden ist. Wenigstens eines der Leiterverbundsysteme weist im Bereich der Kontaktstellen der Leiterstruktur Durchbrüche (6) auf, in deren Bereich die Verbindung durch Zufuhr thermischer Energie oder durch Einbringung einer elektrisch leitenden Masse hergestellt wird. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung elektrisch leitender Verbindungen zwischen mehreren Leiterstrukturen auf einfache und kostengünstige Weise und vermeidet Beschädigungen selbst temperaturempfindlicher thermoplastischer Träger.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen zwischen zwei oder mehr Leiterstrukturen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung partiel¬ ler elektrisch leitender KontaktVerbindungen zwischen zwei Leiterstrukturen und insbesondere zwischen zwei Leiterstruk¬ turen, von denen wenigstens eine auf einen stabilisierenden Träger aufgebracht ist.
Unter Leiterstruktur soll jede Art von leitender Struktur verstanden werden, also grundsätzlich jedes elektrisch lei¬ tende Bauteil, wie beispielsweise die elektrischen Kontakte von SMD- und IC-Bausteinen oder ähnliches. Insbesondere um¬ faßt der Begriff aus Metallschichten oder -folien herausgear¬ beitete leitende Strukturen und vor allem aus leitfähigen Fo¬ lien herausgearbeitete Schaltkreise. Die leitfähigen Folien können beispielsweise eine Dicke von 12 - 200 μm oder auch mehr aufweisen.
Die leitenden Strukturen können zur mechanischen Verstärkung und Isolierung auf einen Träger aufgedampft, aufgeklebt oder auf andere bekannte Weise aufgebracht oder in den Träger in- tegriert sein. Derartige Systeme werden nachfolgend als Lei¬ terverbundsysteme bezeichnet. Als Träger eignen sich unter anderem Kunststoffe und insbesondere thermoplastische Kunst¬ stoffe wie Polyimide, Polyester, Polyolefine, halogenierte Polyolefine, gegebenenfalls verstärkte Polyepoxide und Misch- oder Pfropfpolymerisate dieser Polymere. Zur Verbesserung des Korrosionsschutzes können die Leiterstrukturen zudem oberflä¬ chenbehandelt oder -veredelt sein.
Häufig werden mehrere Leiterfolien und wenigstens ein Träger zu einer mehrlagigen Struktur verbunden, die z.B. als Chip¬ karte (Ausweis, Scheckkarte usw.) Anwendung finden kann. Speziell bei derartigen Mehrlagenstrukturen mit zwei oder mehr Leiterstrukturen, von denen sich wenigstens eine auf ei¬ nem thermoplastischen Träger befindet, ergeben sich jedoch Probleme bei der Herstellung der leitenden Verbindungen zwi- sehen den Leiterstrukturen. Thermische Verfahren bereiten da¬ durch Schwierigkeiten, daß unter Einwirkung von Wärme der thermoplastische Träger zumindest in dem Bereich der unmit¬ telbaren Wärmeeinwirkung schmilzt. Globale Wärmeeinbringung (im Ofen etc.) ist somit nicht anwendbar. Verfahren mit loka- 1er Wärmeeinkopplung und kurzzeitiger Steuerung sind zu be¬ vorzugen (z.B. IR-, Laser-, Heißluftverfahren mit dünner Dü¬ se, Thermokompressionsverfahren, Widerstandsverfahren, Gap- Lötbügel-Verfahren usw.) . Besonders gravierend sind die Schwierigkeiten, soll eine auf einem thermoplastischen Träger aufgebrachte Leiterstruktur mit einem größeren und/oder dik- keren Leiterverbundsystem leitend verbunden werden. Dies kön¬ nen beispielsweise Leiterstruktur-Verbundsysteme mit Träger¬ folien für SMD-Bausteine oder für metallische Anschlußrahmen (Leadframes) mit wenigstens einem integrierten IC-Baustein sein. Die Trägerfolien sind hier üblicherweise relativ dick und flächig. Wird die thermische Energie zur Herstellung der leitenden Verbindung von der Seite des thermoplastischen Trä¬ gers zugeführt, muß sie durch den Träger hindurch geleitet werden und führt zu dessen Aufschmelzen. Wird die thermische Energie von der anderen Seite zugeführt, also beispielsweise über einen Anschlußrahmenträger, wird ein beträchtlicher Teil der zugeführten Energie über den Anschlußrahmen, der in der Regel aus stark wärmeleitfähigem Metall besteht, abgeführt. Einerseits steigert das den Energiebedarf, der für die Aus- bildung der leitenden Verbindung erforderlich ist, anderer¬ seits führt die Wärmeableitung zur Aufheizung des Trägers im Bereich um die Verbindungsstelle. Insbesondere bei Verwendung eines thermoplastischen Trägers schmilzt dieser in den mei¬ sten Fällen so stark auf, daß die Mehrschichtstruktur auf- grund der Deformation oder Zerstörung nicht mehr brauchbar ist. Thermische Verfahren sind zur Herstellung der leitenden Ver¬ bindungen daher nur sehr begrenzt oder gar nicht einsetzbar. Wurden bisher thermische Verfahren, wie Schweiß-, Löt-, Ul¬ traschall-, Thermokompressions-, Thermosonic- oder Laserver- fahren, zur Verbindung von Leiterstrukturen zu Mehrlagen¬ strukturen, die wenigstens einen thermoplastischen Träger um¬ fassen, überhaupt eingesetzt, dann nur unter verschiedenen Einschränkungen. Entweder erfolgte eine aufwendige Umstruktu¬ rierung und neue Dimensionierung der Kontaktstellen oder die thermoplastischen Träger wurden durch andere und teuerere Ma¬ terialien ersetzt. Eine andere Möglichkeit bestand darin, die Temperatureinkopplung gering zu halten, um Schädigungen des thermoplastischen Materials zu verhindern. Dies führte jedoch zu einer Verringerung der Festigkeit der erzielten Verbin- düng.
A u f g a b e der Erfindung war es, ein Verfahren anzuge¬ ben, mit dem zwei oder mehr Leiterstrukturen insbesondere mit Hilfe eines thermischen oder thermisch unterstützten Verfah- rens auf einfache und kostengünstige Weise und möglichst sta¬ bil miteinander elektrisch leitend verbunden werden können. Dieses Verfahren sollte Beschädigungen eines eine oder beide Leiterstrukturen unterstützenden Trägers weitgehend verhin¬ dern. Zudem sollte das Verfahren einen möglichst geringen Energieaufwand erfordern.
Die Lösung der gestellten Aufgaben gelingt mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Herstellung we¬ nigstens einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen zwei oder mehr Leiterstrukturen, von denen wenigstens eine mit ei¬ nem Träger zu einem Leiterverbundsystem verbunden ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem der Leiterverbundsysteme im Bereich der Kontaktstellen der Leiterstruktur Durchbrüche vorgesehen sind. Die Durchbrüche erlauben den unmittelbaren Zugang zur eigentlichen Verbin¬ dungsstelle und ermöglichen es, die Verbindung dort gezielt auszuführen.
Die Verbindung kann einerseits durch Zufuhr thermischer Ener¬ gie erfolgen, beispielsweise durch Wärmestrahlung, Schweißen, Löten, Thermokompression, mit Hilfe von Ultraschall, durch Laser- oder Thermosonicverfahren. Bevorzugte Schweißverfahren sind das Punkt-, Gap- oder Spaltschweißen. Andererseits kann die Verbindung durch Einbringen einer elektrisch leitenden Masse in die Durchbrüche erfolgen. Die elektrisch leitende Masse kann z.B. eine Leitpaste, ein Leitkleber, eine Lotpa¬ ste oder Lotfolie sein. Vorzugsweise wird der Verbindungs¬ stelle zusätzlich thermische Energie zugeführt, wobei grund- sätzlich eines der oben genannten Verfahren Anwendung finden kann. Das Verfahren ist entsprechend der Wahl des Folienträ¬ gers, des Additives und der zu verbindenden Partner zu wählen und sollte in Abhängigkeit der beteiligten Stoffe auf eine Mindesteinwirkdauer reduziert werden. Nachgeschaltete oder prozeßbegleitende Kühlung des thermoplastischen Substratträ¬ gers ist empfehlenswert.
Aufgrund des durch die Durchbrüche im Leiterverbundsystem er¬ möglichten direkten Zugangs zu den Verbindungsstellen ist die Herstellung der Verbindung zwischen zwei Leitersystemen auf sehr einfache Art und Weise möglich. Die Probleme des Standes der Technik bei Verwendung thermischer oder thermisch unter¬ stützter Verfahren werden durch die vorliegende Erfindung weitgehend vermieden. So muß beispielsweise die thermische Energie nicht mehr durch einen Träger hindurchgeleitet wer¬ den, sondern kann der Verbindungsstelle direkt und gezielt zugeführt werden. Dies spart einerseits Energie und vermeidet andererseits weitgehend das unkontrollierte Schmelzen des Trägers. Erfindungsgemäß können problemlos Träger mit niedri- gen Schmelzpunkten verwendet werden. Beispielsweise können ohne weiteres kostengünstige thermoplastische Kunststoffträ¬ ger (aus PVC, PE, PET, PEN, PP, ABS oder ähnlichem) einge- setzt werden, die ebenfalls vom Standpunkt der Abfallentsor¬ gung oder des Recyclings vorteilhaft sind.
Von besonderem Vorteil ist die Erfindung, wenn leitende Ver- bindungen zu relativ dicken Leiterverbundsystemen hergestellt werden sollen, wie z.B. zu Leadframe-Folien. Da erfindungsge¬ mäß die thermische Energie der Verbundstelle gezielt zuge¬ führt werden kann, kann die Aufheizung des metallischen An¬ schlußrahmens weitgehend vermieden werden, und die Ableitung von Wärme in den Träger und dessen Aufschmelzen werden prak¬ tisch nicht beobachtet.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen
Fig. l schematisch den Aufbau eines Mehrlagensystems, auf das das erfindungsgemäße Verfahren ange¬ wendet werden kann, im Querschnitt;
Fig. 2 schematisch das Mehrlagensystem gemäß Fig. 1 mit ausgebildeten Verbindungen;
Fig. 3 schematisch das Mehrlagensystem gemäß Fig. 1 mit einer anderen möglichen Art der Verbin- dungs-ausbüdung;
Fig. 4 schematisch verschiedene Mehrlagensysteme im Querschnitt, links in Form der Einzelkom- ponenten, rechts im Verbund mit schematischer
Veranschaulichung der möglichen Verbindungs- technik;
Fig. 5 schematisch beispielhafte Formen der erfin- dungsgemäßen Durchbrüche im Leiterverbundsy¬ stem in Draufsicht. Im einzelnen zeigt Fig. 1 schematisch ein mögliches Mehrla¬ gensystem, auf das das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann. Das Mehrlagensystem l setzt sich im gezeigten Fall aus zwei Leiterverbundsystemen zusammen, nämlich einer¬ seits einer Leiterstruktur 2, die auf einem Träger 3 angeord¬ net ist und andererseits eine sogenannte Leadframe-Folie 4, in die ein metallischer Anschlußrahmen (nicht gezeigt) inte- griert ist. Auf der Leadframe-Folie 4 ist ein IC- oder SMD- Baustein 5 angeordnet.
Diese Anordnung ist nur beispielhaft. Prinzipiell eignet sich die Erfindung für die Verbindung aller Leiterstrukturen, von denen wenigstens eine mit einem Träger zu einem Leiterver¬ bundsystem kombiniert ist.
Erfindungsgemäß wird wenigstens eines der in dem Mehrlagensy¬ stem vorhandenen Leiterverbundsysteme mit Durchbrüchen verse- hen. Die Durchbrüche befinden sich im Bereich der Kontakt¬ stellen der Leiterstruktur im Leiterverbundsystem. In Fig. 1 ist ein Durchbruch gezeigt, der mit 6 bezeichnet ist. Der Durchbruch erlaubt den direkten Zugang zu der Verbindungs¬ stelle. Bei Zufuhr thermischer Energie zur Herstellung der Verbindung erfolgt die Verbindungsbildung zuerst im Bereich der mit 7 gekennzeichneten Stellen.
Die Größe der Durchbrüche beträgt zweckmäßig 0,3 bis 1,5 mm im Durchmesser bei einer Substratdicke von 50 μm bis 1000 μm und mehr. Die Durchbrüche sind abhängig vom Verfahren, den verwendeten Materialien und deren Dimensionen sowie der Wahl der Verbindungstechnik (Löten, Schweißen, Kleben, usw.).
Fig. 2 zeigt die Mehrlagenstruktur gemäß Fig. 1 mit thermisch ausgebildeten Verbindungen. Mit 8 sind die durch Zufuhr ther¬ mischer Energie entstandenen Schmelzstellen bezeichnet. Fig. 3 zeigt das Mehrlagensystem gemäß Fig. 1, bei dem die Verbindungen mit Hilfe einer elektrisch leitenden Masse, z.B. einem Lot oder einer Leitpaste, hergestellt wurden. Die in den Durchbruch eingefügte leitende Masse ist mit 9 bezeich- net.
Die Durchbrüche 6 können auf verschiedenste Weise hergestellt werden. Beispielsweise können sie eingestanzt, eingeprägt, eingeschnitten oder -gesägt, eingefräst, eingeschmolzen, ge- ätzt, gedruckt oder auf sonstige Weise erzeugt werden. Form und Größe der Durchbrüche richtet sich nach dem jeweiligen Aufbau des Leiterverbundsystems und dessen geplanter Verwen¬ dung. Wegen der einfachen Herstellung sind Durchbrüche mit kreisförmigem Querschnitt bevorzugt. Grundsätzlich können die Durchbrüche jedoch jede beliebige Querschnittsform aufweisen, also beispielsweise quadratisch, rechteckig, vieleckig, oval usw. sein. Längliche Formen können für flächige Verbindungs¬ ausbildungen von Vorteil sein. Die Ecken der Durchbrüche kön¬ nen abgerundet sein. Beispielhafte Querschnittsformen der Durchbrüche sind in Fig. 5 gezeigt.
Fig. 4 zeigt schematisch einige weitere Mehrlagenstrukturen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden werden kön¬ nen. Auf der linken Seite sind jeweils die nicht verbundenen Einzelkomponenten zu sehen, während die rechte Seite die ent- sprechenden Mehrlagenstrukturen zeigt und die Herstellung der Verbindungen schematisch veranschaulicht.
Das in Fig. 4a dargestellte System entspricht dem der Fig. 1 bis 3. In Fig. 4a2) bezeichnet 10 ein Mittel zum Zuführen thermischer Energie. Beispielsweise kann es sich um eine Ul¬ traschall- und/oder Thermokompressions-Elektrode handeln oder um jedes andere Mittel, mit dem thermische Energie auf die bereits beschriebene Art zugeführt werden kann.
Der Vorteil gegenüber den Verfahren des Standes der Technik besteht darin, daß die Energie gezielt und örtlich begrenzt der gewünschten Verbindungsstelle zugeführt werden kann. We- der muß die thermische Energie zunächst einen Träger durch¬ dringen noch besteht die Gefahr, daß größere Energiemengen durch den Anschlußrahmen in der Leadframe-Folie 4 abgeleitet werden und die Folie zu schmelzen beginnt. Erfindungsgemäß können deshalb auch temperaturempfindliche Trägermaterialien wie Thermoplaste verwendet werden, ohne daß diese bei der Herstellung der leitenden Verbindung beschädigt würden.
Fig. 4b zeigt eine alternative Möglichkeit, eine Leadframe- Folie 4 mit einem Leiterverbundsystem aus Trägerfolie 3 und Leiterstruktur 2 zu verbinden. Anstelle des Durchbruchs in der Leadframe-Folie ist der Durchbruch im unteren der beiden Leiterverbundsysteme, also in der Trägerfolie 3 und der Lei¬ terstruktur 2 ausgebildet. In einem Mehrlagensystem mit zwei oder mehr Leiterverbundsystemen wird bevorzugt das dickste der Leiterverbundsysteme durchbrochen. 10' bezeichnet ein Mittel zum Zuführen thermischer Energie, beispielsweise ein Mittel zum Zuführen von Laser- oder IR-Strahlung.
Fig. 4c stellt ein Mehrlagensystem dar, bei dem zwei Leadfra- me-Folien 4 und 41 miteinander verbunden werden. Durchbruch 6 befindet sich im oberen der Leiterverbundsysteme.
Fig. 4d zeigt ein Mehrlagensystem aus zwei Leiterverbundsy- stemen, die jeweils aus einer Leiterstruktur 2 bzw. 2' und einem Träger 3 bzw. 3' bestehen. Auf dem unteren der beiden Leiterverbundsysteme ist ein IC- oder SMD-Baustein angeord¬ net. Das obere Leiterverbundsystem 2', 3' weist neben der Öffnung 6 eine Durchgangsöffnung 11 für den IC- oder SMD- Baustein auf.
In der Struktur gemäß Fig. 4e ist zwischen zwei Leiterver¬ bundsystemen, die im wesentlichen denen der Fig. 4d entspre¬ chen, eine Leadframe-Folie 4 mit aufgesetztem IC- oder SMD- Baustein 5 eingeschoben. In diesem Fall reicht der Durchbruch 6, 6' durch das obere Leiterverbundsystem 2', 3' und die Leadframe-Folie 4 hindurch. Eine andere Möglichkeit zeigt Fig. 4f. Hier ist einerseits der IC- oder SMD-Baustein 5 auf dem unteren Leiterverbundsy¬ stem angeordnet und in der Leadframe-Folie 4 eine entspre- chende Öffnung 11' vorgesehen. Die Durchbrüche 6, 6' befinden sich im oberen und unteren Leiterverbundsystem. Zur Herstel¬ lung der Verbindung wird von beiden Seiten der Struktur ther¬ mische Energie zugeführt (10") .
Die Anordnung der Durchbrüche 6, 6' richtet sich nach der La¬ ge der Verbindungsstellen im Mehrlagensystem. Anstatt durch thermische Energie kann die Verbindung zwischen den Leiter¬ strukturen jeweils auch mit Hilfe leitfähiger Massen herge¬ stellt werden.
Die erfindungsgemäßen Leiterverbundsysteme und die erfin¬ dungsgemäß herstellbaren Mehrlagensysteme sind einfach und kostengünstig erhältlich. Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen zwischen den einzelnen Schichten sind stabil. Dennoch erfordert ihre Herstellung nur geringen Energieein¬ trag. Da die Verbindungsenergie durch die Durchbrüche der Verbindungsstelle gezielt zugeführt werden kann, wird ein Aufschmelzen der Träger außerhalb der Verbindungsbereiche weitgehend vermieden. Es können thermoplastische Träger ver- wendet werden. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Leiter¬ verbundsysteme ermöglicht zudem die optische Kontrolle der hergestellten Verbindung. Außerdem können die Durchgangsöff¬ nungen sowohl bei der Herstellung als auch im fertigen Mehr¬ lagensystem als optische Positionierungs- und Zentrierungs- hilfen dienen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung wenigstens einer elektrisch lei¬ tenden Verbindung zwischen zwei oder mehr Leiterstrukturen (2, 2', 4, 4'), von denen wenigstens eine mit einem Träger (3, 3') zu einem Leiterverbundsystem verbunden ist, und worin wenigstens eines der Leiterverbundsysteme im Bereich der Kon¬ taktstellen der Leiterstruktur Durchbrüche (6, 6') aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens einer der Träger (3, 3') aus thermoplastischem Kunststoff besteht und zur Herstellung der elektrisch leiten¬ den Verbindung thermische Energie lokal im Bereich der Durch¬ brüche (6, 6') zugeführt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in die Durchbrüche (6, 6') eine elektrisch leitende Masse
(9) eingebracht wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die elektrisch leitende Masse (9) eine Leitpaste, ein
Leitkleber, eine Lotpaste oder eine Lotfolie ist.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die thermische Energie durch Wärmestrahlung, durch Schweißverfahren, insbesondere Punkt-, Gap- oder Spaltschwei¬ ßen, Löt-, Ultraschall-, Thermokompressions-, Thermosonic- oder Laserverfahren (10, 10', 10") zugeführt wird.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Leiterstrukturen (2, 2') auf je einem Träger (3, 3') angeordnet oder in diesen integriert sind.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sämtliche Träger (3, 3') aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbindung im Bereich von Durchbrüchen hergestellt wird, die sich im dickeren der Leiterverbundsysteme (2, 3 bzw. 2', 3') befinden.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstel¬ lung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem in eine Folie integrierten metallischen Anschlußrahmen (4) und mindestens einer auf einem thermoplastischen Träger (3, 3') angeordneten Leiterstruktur (2, 2').
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