DE4343272A1

DE4343272A1 - Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Klebschicht

Info

Publication number: DE4343272A1
Application number: DE19934343272
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr Rer Nat Born; Helmut Dr Ing Schaefer; Otto-Diedrich Dr Rer Hennemann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2013-12-18
Also published as: DE4343272C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Klebverbin dung zwischen elektrisch leitenden Oberflächen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspru ches.

In der Mikroelektronik werden elektrische Anschlüsse zwischen Bauelementen und Leiter platten oder Zwischenträger in Form von Keramik-Glasplättchen meistens mit elektrisch leitfähigen Klebstoffen hergestellt. Diese sind im wesentlichen mit bis zu 80 Vol-% eines speziell hergestellten Silberpulvers gefüllt, um eine sichere Kontaktierung mit einem defi nierten Übergangswiderstand zu erhalten. Die erforderliche mechanische Festigkeit einer solchen Klebverbindung wird durch die Verwendung geeigneter Bindemittel erreicht, für die überwiegend Epoxidharze eingesetzt werden. Nachteilig bei der Verwendung dieser be kannten metallpulverhaltigen Leitklebstoffe ist das gezielte Aufbringen bei kleinen Abmes sungen der zu verklebenden elektrischen, leitfähigen Oberflächen und der damit verbun dene hohe apparative Aufwand sowie die Gefahr möglicher Kurzschlüsse zwischen eng ne beneinander liegenden Anschlußflächen.

Aus der DE-OS 36 08 010 ist bekannt, die zu verklebenden leitfähigen Oberflächen jeweils mit einer Schicht aus mindestens einem Übergangselement der ersten und/oder der zwei ten Übergangsreihe des Periodischen Systems der Elemente zu versehen, der eine Rauh tiefe im µm-Bereich erteilt wird. Für diese Klebverbindung wird ein elektrisch nicht leitender Klebstoff in einer solchen Menge eingesetzt, daß die erhabenen Bereiche der Übergangs element-Schichten noch Kontakt miteinander erreichen. Diese Verfahrensweise ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß die Herstellung von Oberflächen mit definierter Rauhtiefe mit einem erheblichen technologischen Aufwand verbunden ist. Darüber hinaus ist die Anwen dung des in der genannten DE-OS beschriebenen Verfahrens auf Oberflächen beschränkt, welche aus Schichten der Übergangselemente der ersten und/oder zweiten Übergangsreihe des PSE beschränkt ist. Darüber hinaus sind zur Durchführung des darin beschriebenen Verfahrens aufwendige Ätz- und Elektrolysebäder notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach durchführbares und kostengünstiges Verfahren zur Verklebung von leitfähigen Oberflächen zu entwickeln, das die obengenann ten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß auch glatte mit nicht leitenden Klebstoffen verse hene leitende Oberflächen, oberflächenleitend miteinander verbunden werden können. Da zu wird mindestens eine der zu klebenden Oberfläche mit einem niedrigen viskosen elek trisch nicht leitfähigen Klebstoff benetzt und anschließend werden die beiden Oberflächen einem Kontaktdruck bei einer Temperatur die mindestens der Aushärtetemperatur des ein gesetzten Klebstoffes entspricht, ausgesetzt über eine solche Zeit, daß die entstandene Klebfuge einen vernachlässigbaren elektrischen Widerstand aufweist. Eine gesonderte Oberflächenvorbehandlung der zu fügenden elektrisch leitenden Oberflächen ist nicht erfor derlich. Lediglich bei den Kupferleiterbahnen ist ein vorheriges Entfernen der Oxydschicht sinnvoll.

Die Fügezeit beträgt vorteilhafterweise einige Minuten, insbesondere sie bewegt sich in ei nem Bereich um 5 Minuten. Die Fügetemperatur liegt etwa zwischen 100-150°C.

Die hergestellte, leitfähige Klebschicht kann eine Dicke bis zu 5 µm aufweisen. Die Erfin dung wird anhand der unten wiedergegebenen Beispiele sowie der beiden Tabellen 1 und 2 näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung in Form einer etwa 1 mm breiten Streifenprobe hergestellt mit den Fügepartnern ITO auf Glas und Cu-Leiterbahn. Als Klebstoff wurde ein nichtreaktiver Klebstoff verwendet, der mit einer Temperatur von 150°C aufgetragen wurde. Die Fügezeit betrug 5 Minuten.

Beispiel 2

Es wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung in Form von einer etwa 1 mm breiten Streifen probe hergestellt mit den Fügepartnern ITO auf Glas und Cu-Leiterbahn. Als Klebstoff wurde ein warmhärtender 2K-Epoxidharz-Klebstoff verwendet. Die Verklebung wurde in 5 Minuten unter Kontaktdruck bei 120°C vorgenommen.

Beispiel 3

Es wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung in Form einer etwa 1 mm breiten Streifenprobe hergestellt mit den Fügepartnern ITO auf Glas und verzinnter Cu-Leiterbahn. Als Klebstoff wurde ein nichtreaktiver Schmelzklebstoff bei einer Temperatur 150°C und bei einer Fügezeit von 5 Minuten verwendet.

Beispiel 4

Unter den in Beispiel 3 genannten Bedingungen wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung dadurch hergestellt, daß ein warmhärtender 2K-Epoxidharz-Klebstoff verwendet wurde. Die Verklebung wurde in 5 Minuten unter Kontaktdruck bei 100°C vorgenommen.

Beispiel 5

Es wurde eine Kontaktdruck-Klebverbindung in Form einer etwa 1 mm breiten Streifenprobe hergestellt mit den Fügepartnern ITO auf Glas und vergoldeter Cu-Leiterbahn. Als Klebstoff wurde ein nichtreaktiver Schmelzklebstoff unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen verwendet.

Beispiel 6

Die Kontaktdruck-Klebverbindung wurde wie in Beispiel 5 durchgeführt, jedoch statt des Schmelzklebstoffes wurde ein warmhärtender 2K-Epoxidharz-Klebstoff verwendet. Die Ver klebung wurde in 4 Minuten unter Kontaktdruck bei 120°C vorgenommen.

Die Festigkeitsprüfungen der Verklebungen der oben angeführten Beispiele erfolgten im Ausgangszustand direkt nach der Verklebung sowie nach einwöchiger Lagerung in destil liertem Wasser bei 70°C durch Abschälen der flexiblen Leiterbahnen in einem Winkel von 90°. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Der Kontaktwiderstand der verklebten Proben wurde bei Raumtemperatur durch Anlegen von Gleichstrom mit einem Digitalmultimeter (Hewleft-Packard) unter Verwendung der be kannten Prüfspitzen unter Kontaktdruck bestimmt. Die erhaltenen Meßergebnisse gibt die Tabelle 2 wieder. Die verwendete Meßanordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Darin sind zwei Meßspitzen 1 sowie die zu fügenden Oberflächen 2 und 3 dargestellt. Bei der Oberfläche 2 handelt es sich um die Fügepartner ITO (Indium/Zinnoxid) 4 auf Glas 2. Bei der Oberfläche 3 handelt es sich um Kapton (Thermostabiles Polydiphenyloxidpyromellithimid Du Pont) mit einer metallisierten Schicht 5. Die Klebfuge 6 befindet sich zwischen den zu verbindenden Oberflächen 3 und 2.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Klebschicht (6) zur Verbindung von zwei elektrisch leitfähigen Oberflächen (2, 2) bei dem zumindest eine der zu klebenden Oberflächen mit einem niedrig viskosen, elektrisch nicht leitfähigen Kleb stoff benetzt wird und anschließend bei Kontaktdruck einer Temperatur, die minde stens der Aushärtetemperatur des eingesetzten Klebstoffes entspricht, solange aus gesetzt wird, bis die Klebfuge (6) einen vernachlässigbaren elektrischen Widerstand aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügezeit etwa 5 Minuten beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügetempe ratur zwischen 100 und 150°C beträgt.

4. Elektrisch leitfähige Klebschicht, hergestellt im Verfahren nach einem der vorange gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Dicke bis zu 5 µm be trägt.