DE102018122007A1 - Arrangement of interconnected components and method for connecting components - Google Patents

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Olav Birlem
Florian Dassinger
Sebastian Quednau
Farough Roustaie
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Nanowired GmbH
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Abstract

Anordnung (1) umfassend
- ein erstes Bauelement (2),
- ein zweites Bauelement (3),
- eine erste Ausgleichsstruktur (4), die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements (2) verbunden ist,
wobei die erste Ausgleichsstruktur (4) und eine Oberfläche des zweiten Bauelements (3) über eine Nanodrahtverbindung (6) miteinander verbunden sind.

Figure DE102018122007A1_0000
Arrangement (1) comprising
- a first component (2),
- a second component (3),
a first compensation structure (4) which is connected to a surface of the first component (2),
wherein the first compensation structure (4) and a surface of the second component (3) are connected to one another via a nanowire connection (6).
Figure DE102018122007A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, die miteinander verbundene Bauelemente, insbesondere elektronische Bauelemente, aufweist. Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung Verfahren zur Verbindung von Bauelementen.The present invention relates to an arrangement which has interconnected components, in particular electronic components. The present invention further comprises methods for connecting components.

Bei den verschiedensten Anwendungen gibt es die Anforderung, Körper miteinander zu verbinden. Beispielsweise können zwei metallische Körper oder zwei Körper aus unterschiedlichen Materialien miteinander zu verbinden sein. Das ist insbesondere in der Elektronik der Fall. Zum Ausbilden derartiger Verbindungen sind aus dem Stand der Technik die unterschiedlichsten Verfahren bekannt. So sind insbesondere Verfahren bekannt, die zum Beispiel elektrische Leiter oder Körper aus Kupfer durch Schweißen, Hart- oder Weich-Löten, Kleben, Verschrauben, Vernieten oder Verprägen verbinden.In the most varied of applications, there is a requirement to connect bodies to one another. For example, two metallic bodies or two bodies made of different materials can be connected to one another. This is particularly the case in electronics. A wide variety of methods are known from the prior art for forming such connections. In particular, methods are known which, for example, connect electrical conductors or bodies made of copper by welding, hard or soft soldering, gluing, screwing, riveting or stamping.

All diesen Verfahren ist gemein, dass mit diesen Bauelementen mit verschiedenem thermischen Ausdehnungsverhalten nur schlecht miteinander verbunden werden können. Sowohl bei elektronischen Bauelementen als auch bei rein mechanischen Verbindungen in verschiedensten Anwendungen werden aber immer öfter gerade Materialpaarungen miteinander verbunden, die unterschiedliche thermische Ausdehnungen haben. Beispielsweis werden oft Materialien wie Aluminium, Kupfer und Stahl mit einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten mit Materialien wie Kunststoff, Glas, Keramik oder Silizium mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verbunden. Werden derartige Materialien miteinander verbunden und nach der Verbindung einer TemperaturVeränderung ausgesetzt, so dehnen sich die Materialien unterschiedlich stark aus. Dadurch kann es zu Verspannungen kommen. Dieser Effekt ist auch von Bimetallen bekannt, bei denen er gezielt ausgenutzt wird. Bei den meisten Anwendungen ist der beschriebene Effekt aber gerade nicht gewünscht.All these methods have in common that these components with different thermal expansion behavior are difficult to connect to one another. Both in electronic components and in purely mechanical connections in a wide variety of applications, material pairs with different thermal expansions are increasingly being connected to one another. For example, materials such as aluminum, copper and steel with a high coefficient of thermal expansion are often combined with materials such as plastic, glass, ceramic or silicon with a low coefficient of thermal expansion. If such materials are connected to one another and exposed to a change in temperature after the connection, the materials expand to different extents. This can lead to tension. This effect is also known from bimetals, in which it is specifically used. In most applications, however, the described effect is not desired.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zu lösen bzw. zumindest zu verringern. Es soll insbesondere eine Anordnung vorgestellt werden, bei der Bauelemente besonders zuverlässig und unanfällig für thermische Verspannungen miteinander verbunden sind und bei der die Verbindung zwischen den Bauelementen besonders gut elektrisch und/oder thermisch leiten kann. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zum Verbindgen von Bauelementen vorgestellt werden.Proceeding from this, it is an object of the present invention to solve or at least reduce the technical problems described in connection with the prior art. In particular, an arrangement is to be presented in which components are connected to one another in a particularly reliable and insensitive manner to thermal stresses and in which the connection between the components can conduct electricity and / or heat particularly well. Furthermore, a corresponding method for connecting components is to be presented.

Diese Aufgaben werden gelöst mit Anordnungen und Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.These objects are achieved with arrangements and methods in accordance with the features of the independent claims. Further advantageous configurations are specified in the respective dependent claims. The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in any technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description, further embodiment variants of the invention being shown.

Erfindungsgemäß wird eine Anordnung vorgestellt, die umfasst:

  • - ein erstes Bauelement,
  • - ein zweites Bauelement,
  • - eine erste Ausgleichsstruktur, die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements verbunden ist,
wobei die erste Ausgleichsstruktur und eine Oberfläche des zweiten Bauelements über eine Nanodrahtverbindung miteinander verbunden sind.According to the invention, an arrangement is presented which comprises:
  • - a first component,
  • - a second component,
  • a first compensation structure which is connected to a surface of the first component,
wherein the first compensation structure and a surface of the second component are connected to one another via a nanowire connection.

Bei dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement handelt es sich vorzugsweise um elektronische Bauelemente wie beispielsweise Halbleiterbauelemente, Computerchips, Mikroprozessoren oder Platinen. Das erste Bauelement und/oder das zweite Bauelement sind vorzugsweise zumindest teilweise elektrisch und/oder thermische leitend. Die beschriebene Anordnung ist allerdings nicht auf Anwendungen im Bereich der Elektronik beschränkt. So ist es beispielsweise auch möglich, dass ein Bauelement wie ein Sensor (als ein erstes Bauelement) an einer Wand oder Halterung (als einem zweiten Bauelement) befestigt ist. Die Verbindung zwischen dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement kann insbesondere besonders mechanisch stabil, elektrisch leitend und/oder thermisch leitend sein. Die beschriebene Anordnung kann somit in allen Bereichen angewendet werden, in denen eine Verbindung zwischen zwei Bauelementen mit einer oder mehreren dieser Eigenschaften erforderlich ist. Auch ist die beschriebene Anordnung nicht auf eine bestimmte Größe der Bauelemente begrenzt. So können beispielsweise Bauelemente aus dem Bereich der (Mirko)elektronik oder auch deutlich größere Bauelemente auf makroskopischer Ebene miteinander verbunden sein.The first component and the second component are preferably electronic components such as semiconductor components, computer chips, microprocessors or circuit boards. The first component and / or the second component are preferably at least partially electrically and / or thermally conductive. However, the arrangement described is not limited to applications in the field of electronics. For example, it is also possible for a component such as a sensor (as a first component) to be fastened to a wall or holder (as a second component). The connection between the first component and the second component can in particular be particularly mechanically stable, electrically conductive and / or thermally conductive. The arrangement described can thus be used in all areas in which a connection between two components with one or more of these properties is required. The arrangement described is also not limited to a specific size of the components. For example, components from the field of (Mirko) electronics or significantly larger components can be connected to one another at the macroscopic level.

Vorzugsweise sind die Bauelemente starr ausgeführt oder weisen zumindest eine starre Oberfläche auf. Das bedeutet insbesondere, dass die Bauelemente nicht flexibel sind. Zwischen starren Bauelementen kann eine Verbindung besonders gut ausgebildet werden. Wäre z.B. eines der Bauelemente flexibel ausgeführt, so könnte es möglich sein, dass die Verbindung aufgrund einer Belastung bricht. In Abhängigkeit der genauen Umstände können die Bauelementen aber auch flexibel ausgebildet sein.The components are preferably rigid or at least have a rigid surface. This means in particular that the components are not flexible. A connection can be formed particularly well between rigid components. Would e.g. one of the components is flexible, it could be possible that the connection breaks due to a load. Depending on the exact circumstances, the components can also be flexible.

Die Bauelemente weisen vorzugsweise unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten auf. Das ist aber nicht erforderlich, sodass auch Bauelemente aus dem gleichen Material miteinander verbunden sein können. The components preferably have different coefficients of thermal expansion. However, this is not necessary, so that components made of the same material can also be connected to one another.

Die Bauelemente sind über die Ausgleichsstruktur und die Nanodrahtverbindung miteinander verbunden.The components are connected to one another via the compensation structure and the nanowire connection.

Als eine Nanodrahtverbindung soll hier jede Verbindung aufgefasst werden, die durch eine Vielzahl von Nanodrähten ausgebildet ist.Any connection which is formed by a large number of nanowires is to be understood here as a nanowire connection.

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. Vorzugsweise sind alle an der Verbindung beteiligten Nanodrähte aus dem gleichen Material gebildet. Besonders bevorzugt ist es, dass die Nanodrähte vollständig aus einem elektrisch leitenden Material gebildet sind.A nanowire is understood to mean any material body that has a wire-like shape and a size in the range from a few nanometers to a few micrometers. A nanowire can e.g. have a circular, oval or polygonal base. In particular, a nanowire can have a hexagonal base area. All of the nanowires involved in the connection are preferably formed from the same material. It is particularly preferred that the nanowires are formed entirely from an electrically conductive material.

Die Nanodrahtverbindung kann dadurch ausgebildet werden, dass zwischen den jeweiligen zu verbindenden Oberflächen eine Vielzahl von Nanodrähten bereitgestellt wird. Aufgrund der Größe der Nanodrähte im Nanometer-Bereich ist die Oberfläche der Nanodrahtverbindung (d.h. die Fläche, über die Kräfte wie die Van-der-Waals-Kraft auf atomarer Ebene wirken) besonders groß. Damit kann die Nanodrahtverbindung besonders gut elektrisch leitend, thermisch leitend und/oder mechanisch stabil sein. Für eine elektrisch und/oder thermische besonders gut leitende Verbindung ist es bevorzugt, dass die Nanodrähte aus einem elektrisch und/oder thermisch leitenden Material gebildet sind. Besonders bevorzugt ist hier die Verwendung von Kupfer. Auch die Oberflächen der zu verbindenden Bauelemente sind vorzugsweise aus einem elektrisch und/oder thermisch leitenden Material gebildet, insbesondere mit Kupfer. Die Verwendung von Kupfer ist insbesondere bei Schweißverbindungen nicht möglich. Aufgrund der großen Oberfläche der durch das beschriebene Verfahren erhaltenen Verbindung kann nicht nur eine elektrische, sondern auch eine thermische Leitfähigkeit der Verbindung besonders groß sein. Dies kann beispielsweise die Kühlung der an der Verbindung beteiligten Bauelemente verbessern. Insbesondere dazu ist die Verwendung von Kupfer für die Nanodrähte und/oder für die Kontaktflächen bevorzugt.The nanowire connection can be formed by providing a large number of nanowires between the respective surfaces to be connected. Due to the size of the nanowires in the nanometer range, the surface of the nanowire connection (i.e. the area over which forces such as the Van der Waals force act at the atomic level) is particularly large. The nanowire connection can thus be particularly well electrically conductive, thermally conductive and / or mechanically stable. For an electrically and / or thermally particularly conductive connection, it is preferred that the nanowires are formed from an electrically and / or thermally conductive material. The use of copper is particularly preferred here. The surfaces of the components to be connected are preferably formed from an electrically and / or thermally conductive material, in particular with copper. The use of copper is not possible, especially for welded connections. Because of the large surface area of the connection obtained by the method described, not only an electrical but also a thermal conductivity of the connection can be particularly large. This can, for example, improve the cooling of the components involved in the connection. In particular, the use of copper for the nanowires and / or for the contact areas is preferred.

Die Nanodrahtverbindung kann weiterhin besonders einfach und ohne Werkzeug ausgebildet werden. Es genügt, die zu verbindenden Flächen aneinander zu führen. Vorzugsweise werden die Nanodrähte und/oder die zu verbindenden Bauelemente dabei in begrenztem Maße erwärmt, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 50 °C bis 500 °C. Ein Druck kann optional ausgeübt werden, ist aber nicht zwingend erforderlich.The nanowire connection can also be formed particularly easily and without tools. It is sufficient to bring the surfaces to be joined together. The nanowires and / or the components to be connected are preferably heated to a limited extent, in particular to a temperature in the range from 50 ° C. to 500 ° C. Pressure can optionally be applied, but is not absolutely necessary.

Die erste Ausgleichsstruktur dient dazu, unterschiedliche thermische Ausdehnungsverhalten der Bauelemente auszugleichen. Die erste Ausgleichsstruktur ist daher vorzugsweise nicht als ein massiver Vollkörper ausgebildet. Stattdessen ist es bevorzugt, dass die erste Ausgleichsstruktur eine Vielzahl von Hohlräumen aufweist. Durch diese Hohlräume kann eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der Bauelemente ausgeglichen werden. Vorzugsweise weist die erste Ausgleichsstruktur einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Bauelemente liegt.The first compensation structure serves to compensate for different thermal expansion behavior of the components. The first compensation structure is therefore preferably not designed as a solid solid body. Instead, it is preferred that the first compensation structure has a plurality of cavities. A different thermal expansion of the components can be compensated for by these cavities. The first compensating structure preferably has a coefficient of thermal expansion which lies between the coefficients of thermal expansion of the two components.

Die erste Ausgleichsstruktur kann durch die Nanodrähte gebildet sein. Das bedeutet, dass die Nanodrähte neben der Nanodrahtverbindung auch die erste Ausgleichstruktur ausbilden. Es ist also nicht erforderlich, dass neben den Nanodrähten ein von diesem körperlich getrenntes Element als erstes Ausgleichselement vorhanden ist. Die erste Ausgleichstruktur kann auch dadurch gebildet sein, dass die Nanodrähte nicht mit ihrer ganzen Länge an der Nanodrahtverbindung teilnehmen.The first compensation structure can be formed by the nanowires. This means that in addition to the nanowire connection, the nanowires also form the first compensation structure. It is therefore not necessary for an element that is physically separate from the nanowires to be present as the first compensation element. The first compensation structure can also be formed in that the entire length of the nanowires does not participate in the nanowire connection.

Als ein weiterer Aspekt wird eine Anordnung vorgestellt, die umfasst:

  • - ein erstes Bauelement,
  • - ein zweites Bauelement,
  • - eine erste Ausgleichsstruktur, die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements verbunden ist,
  • - eine zweite Ausgleichsstruktur, die mit einer Oberfläche des zweiten Bauelements verbunden ist,
wobei die erste Ausgleichsstruktur und die zweite Ausgleichsstruktur über eine Nanodrahtverbindung miteinander verbunden sind.As another aspect, an arrangement is presented that includes:
  • - a first component,
  • - a second component,
  • a first compensation structure which is connected to a surface of the first component,
  • a second compensation structure which is connected to a surface of the second component,
wherein the first compensation structure and the second compensation structure are connected to one another via a nanowire connection.

Die Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungsmerkmale der zuvor beschriebenen Anordnung sind auf die vorliegend beschriebene Anordnung anwendbar und übertragbar. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Anordnung ist hier die zweite Ausgleichstruktur vorgesehen. Für die zweite Ausgleichstruktur gilt das zuvor für die erste Ausgleichstruktur Beschriebene ebenso.The advantages and preferred design features of the arrangement described above can be applied and transferred to the arrangement described here. In contrast to the arrangement described above, the second compensation structure is provided here. For the second compensation structure, what has been described above for the first compensation structure also applies.

Die im Folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beziehen sich auf beide beschriebenen Anordnungen, soweit dies möglich ist. Das bedeutet, dass die folgenden Ausführungen, die sich auf die zweite Ausgleichsstruktur beziehen, nur für die zweite der beschriebenen Anordnungen gelten, während alle übrigen Ausführungen für beide beschriebenen Anordnungen gelten.The preferred embodiments described below relate to both arrangements described, insofar as this is possible. This means that the following explanations, which relate to the second compensation structure, only apply to the second of the arrangements described, while all other explanations apply to both arrangements described.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung umfasst die zweite Ausgleichsstruktur eine Vielzahl von zweiten Ausgleichselementen, wobei die Nanodrahtverbindung mit einer Vielzahl von Nanodrähten an den zweiten Ausgleichselementen ausgebildet ist.In a preferred embodiment of the arrangement, the second compensating structure comprises a multiplicity of second compensating elements, the nanowire connection being formed with a multiplicity of nanowires on the second compensating elements.

Die zweiten Ausgleichselemente sind vorzugsweise als Mikrodrähte ausgebildet, die senkrecht auf der Oberfläche des zweiten Bauelements stehen. Unter einem Mikrodraht wird hier analog zu einem Nanodraht jeder materielle Körper verstanden, der eine drahtähnliche Form und eine Größe im Bereich von wenigen Mikrometern bis zu wenigen Millimetern hat. Ein Mikrodraht kann z.B. eine runde, ovale oder mehreckige Grundfläche aufweisen. Insbesondere kann ein Mikrodraht eine kreisförmige oder hexagonale Grundfläche aufweisen. Die zweiten Ausgleichselemente können in dieser Ausführungsform auch als Stelzen bezeichnet werden.The second compensating elements are preferably designed as micro wires that are perpendicular to the surface of the second component. Analogous to a nanowire, a micro wire is understood here to mean any material body that has a wire-like shape and a size in the range from a few micrometers to a few millimeters. A micro wire can e.g. have a round, oval or polygonal base. In particular, a micro wire can have a circular or hexagonal base area. In this embodiment, the second compensating elements can also be referred to as stilts.

Die zweiten Ausgleichselemente können insbesondere durch galvanisches Wachstum auf der Oberfläche des zweiten Bauelements erzeugt werden.The second compensating elements can be generated in particular by galvanic growth on the surface of the second component.

Durch Abstände zwischen den zweiten Ausgleichselementen werden Hohlräume ausgebildet, über die eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der beiden Bauelemente ausgeglichen werden kann. Vorzugsweise sind die zweiten Ausgleichselemente gleichmäßig verteilt angeordnet.Spaces between the second compensating elements form cavities through which a different thermal expansion of the two components can be compensated. The second compensating elements are preferably arranged uniformly distributed.

Bevorzugt weisen die Nanodrähte eine Länge im Bereich von 2 µm bis 50 µm [Mikrometer], insbesondere im Bereich von 5 µm bis 20 µm auf. Weiterhin weisen die Nanodrähte bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 5 nm [Nanometer] bis 1 µm, insbesondere im Bereich von 10 nm bis 400 nm 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.The nanowires preferably have a length in the range from 2 μm to 50 μm [micrometers], in particular in the range from 5 μm to 20 μm. Furthermore, the nanowires preferably have a diameter in the range from 5 nm [nanometer] to 1 μm, in particular in the range from 10 nm to 400 nm. The term diameter refers to a circular base area, a comparable definition of a diameter being used for a base area that deviates therefrom. It is particularly preferred that all of the nanowires used have the same length and the same diameter.

Durch die zweiten Ausgleichselemente und die Nanodrähte kann insbesondere eine Verbindung zu der zweiten Ausgleichsstruktur ausgebildet sein.A connection to the second compensation structure can in particular be formed by the second compensation elements and the nanowires.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung sind die Nanodrähte an einer vom zweiten Bauelement abgewandten Stirnseite der zweiten Ausgleichselemente angeordnet.In a further preferred embodiment of the arrangement, the nanowires are arranged on an end face of the second compensation elements facing away from the second component.

Die Nanodrähte stehen vorzugsweise senkrecht auf den Stirnseiten der zweiten Ausgleichselemente, sodass die Nanodrähte eine Verlängerung der zweiten Ausgleichselemente darstellen. Sind die zweiten Ausgleichselemente zylinderförmig ausgebildet, ist die Stirnseite einer Zylinderdeckelfläche.The nanowires are preferably perpendicular to the end faces of the second compensating elements, so that the nanowires represent an extension of the second compensating elements. If the second compensating elements are cylindrical, the end face is a cylinder cover surface.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung umfasst die erste Ausgleichsstruktur eine Vielzahl von ersten Ausgleichselementen, wobei die Nanodrahtverbindung mit einer Vielzahl von Nanodrähten an den ersten Ausgleichselementen ausgebildet ist.In a further preferred embodiment of the arrangement, the first compensating structure comprises a multiplicity of first compensating elements, the nanowire connection being formed with a multiplicity of nanowires on the first compensating elements.

Für die ersten Ausgleichselemente gilt das zuvor für die zweiten Ausgleichselemente Beschriebene. Es ist bevorzugt, dass die ersten Ausgleichselemente und die zweiten Ausgleichselemente einander gleich ausgebildet, gleich verteilt und/oder gleich angeordnet. So können jeweils ein erstes Ausgleichselement und ein zweites Ausgleichselement paarweise miteinander verbunden werden.For the first compensating elements, what has been described above for the second compensating elements applies. It is preferred that the first compensating elements and the second compensating elements are configured identically to one another, distributed equally and / or arranged identically. In this way, a first compensation element and a second compensation element can be connected to one another in pairs.

Es ist möglich, dass nur die ersten Ausgleichselemente vorgesehen sind oder dass sowohl die ersten Ausgleichselemente als auch die zweiten Ausgleichselemente vorgesehen sind.It is possible that only the first compensating elements are provided or that both the first compensating elements and the second compensating elements are provided.

Beim Ausbilden der Nanodrahtverbindung kann ein Druck ausgeübt werden. Auch ist es bevorzugt, dass eine Temperatur im Bereich zwischen 50 °C und 500 °C [Grad Celsius] vor und/oder während des Zusammendrückens eingestellt wird.Pressure can be applied when forming the nanowire connection. It is also preferred that a temperature in the range between 50 ° C. and 500 ° C. [degrees Celsius] is set before and / or during the compression.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung sind die Nanodrähte an einer vom ersten Bauelement abgewandten Stirnseite der ersten Ausgleichselemente angeordnet.In a further preferred embodiment of the arrangement, the nanowires are arranged on an end face of the first compensating elements facing away from the first component.

Sind sowohl die ersten Ausgleichselemente als auch die zweiten Ausgleichselemente vorgesehen, kann die Nanodrahtverbindung ausgebildet werden, indem zunächst die Nanodrähte auf den Stirnseiten der ersten Ausgleichselemente und/oder auf den Stirnseiten der zweiten Ausgleichselemente aufgewachsen werden und die Ausgleichselemente anschließend zusammengeführt werden.If both the first compensating elements and the second compensating elements are provided, the nanowire connection can be formed by first growing the nanowires on the end faces of the first compensating elements and / or on the end faces of the second compensating elements and then bringing the compensating elements together.

Sind nur die ersten Ausgleichselemente vorgesehen, kann die Nanodrahtverbindung ausgebildet werden, indem zunächst die Nanodrähte auf den Stirnseiten der ersten Ausgleichselemente und/oder auf der Oberfläche des zweiten Bauelements aufgewachsen werden und die ersten Ausgleichselemente und die Oberfläche des zweiten Bauelements anschließend zusammengeführt werden.If only the first compensating elements are provided, the nanowire connection can be formed by first growing the nanowires on the end faces of the first compensating elements and / or on the surface of the second component and then bringing the first compensating elements and the surface of the second component together.

In beiden Fällen kann beim Ausbilden der Nanodrahtverbindung ein Druck ausgeübt werden. Auch ist es bevorzugt, dass eine Temperatur im Bereich zwischen 50 °C und 500 °C [Grad Celsius] vor und/oder während des Zusammendrückens eingestellt wird. In both cases, pressure can be applied when the nanowire connection is formed. It is also preferred that a temperature in the range between 50 ° C. and 500 ° C. [degrees Celsius] is set before and / or during the compression.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung weisen die Ausgleichselemente jeweils eine Länge im Bereich von 5 µm bis 500 µm [Mikrometer] und/oder jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,5 µm bis 200 µm auf.In a further preferred embodiment of the arrangement, the compensating elements each have a length in the range from 5 μm to 500 μm [micrometer] and / or a diameter in the range from 0.5 μm to 200 μm.

Vorzugsweise weisen die Ausgleichselemente jeweils eine Länge im Bereich von 10 µm bis 200 µm [Mikrometer] und/oder jeweils einen Durchmesser im Bereich von 1 µm bis 100 µm auf. Es ist besonders bevorzugt, dass die Ausgleichselemente jeweils eine Länge im Bereich von 10 µm bis 200 µm [Mikrometer] und jeweils einen Durchmesser im Bereich von 1 µm bis 100 µm aufweisen. Insbesondere in dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Ausgleichselemente als Mikrodrähte ausgebildet sind.The compensating elements preferably each have a length in the range from 10 μm to 200 μm [micrometer] and / or a diameter in the range from 1 μm to 100 μm. It is particularly preferred that the compensating elements each have a length in the range from 10 μm to 200 μm [micrometer] and a diameter in the range from 1 μm to 100 μm. In this embodiment in particular, it is preferred that the compensating elements are designed as microwires.

Das zu dieser Ausführungsform Beschriebene gilt für die ersten Ausgleichselemente und/oder für die zweiten Ausgleichselemente gleichermaßen.The description of this embodiment applies equally to the first compensating elements and / or to the second compensating elements.

Im Folgenden werden Ausführungsformen beschrieben, bei denen die Ausgleichsstrukturen durch die Nanodrähte gebildet werden. Das bedeutet, dass in diesen Ausführungsformen die Ausgleichsstrukturen nicht durch von den Nanodrähten verschiedene Elemente wie beispielsweise die beschriebenen Ausgleichselemente ausgebildet sind.In the following, embodiments are described in which the compensation structures are formed by the nanowires. This means that in these embodiments, the compensation structures are not formed by elements other than the nanowires, such as the compensation elements described.

In einer dieser bevorzugten Ausführungsformen der Anordnung sind die erste Ausgleichsstruktur und die zweite Ausgleichsstruktur jeweils aus einer Vielzahl von Nanodrähten gebildet, die in einer Verbindungszone die Nanodrahtverbindung ausbilden und die im Übrigen nicht miteinander verbunden sind.In one of these preferred embodiments of the arrangement, the first compensation structure and the second compensation structure are each formed from a multiplicity of nanowires which form the nanowire connection in a connection zone and which are otherwise not connected to one another.

Die Nanodrähte sind nicht über deren gesamte Länge miteinander verbunden. Das bedeutet, dass die Nanodrähte jeweils einen Verbindungsabschnitt aufweisen, mit welchem die Nanodrähte die Verbindung zueinander ausbilden, und dass die Nanodrähte weiterhin jeweils einen Ausgleichsabschnitt aufweisen, mit welchem die Nanodrähte die Ausgleichsstruktur ausbilden. In den Ausgleichsabschnitten sind die Nanodrähte nicht miteinander verbunden. Dadurch entstehen zwischen den Nanodrähten Hohlräume, über die ein Ausgleich verschiedener thermischer Ausdehnungen der Bauelemente erfolgen kann.The nanowires are not connected to one another over their entire length. This means that the nanowires each have a connecting section with which the nanowires form the connection to one another, and that the nanowires each further have a compensating section with which the nanowires form the compensating structure. The nanowires are not connected to one another in the compensation sections. This creates cavities between the nanowires through which different thermal expansions of the components can be compensated.

Vorzugsweise entsprechen die Ausgleichsabschnitte mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 90 %, der Länge der Nanodrähte.The compensation sections preferably correspond to at least 80%, preferably at least 90%, of the length of the nanowires.

Die Verbindungszone ist vorzugsweise von der Oberfläche des ersten Bauelements und von der Oberfläche des zweiten Bauelements beabstandet angeordnet. Das bedeutet, dass beiderseits von der Verbindungszone Hohlräume zwischen den Nanodrähten ausgebildet sind. Besonders bevorzugt ist es, dass die Verbindungszone in der Mitte zwischen den beiden Bauelementen angeordnet ist.The connection zone is preferably arranged at a distance from the surface of the first component and from the surface of the second component. This means that voids are formed between the nanowires on both sides of the connection zone. It is particularly preferred that the connection zone is arranged in the middle between the two components.

Die Nanodrahtverbindung kann ausgebildet werden, indem zunächst die Nanodrähte auf der Oberflächen des ersten Bauelements und/oder auf der Oberfläche des zweiten Bauelements aufgewachsen werden und die Bauelemente anschließend zusammengeführt werden. Dabei werden die Bauelemente vorzugsweise nicht vollständig zusammenführt, sodass die Nanodrähte einander nur in der Verbindungszone berühren. So kann verhindert werden, dass die Nanodrähte vollständig, d. h. insbesondere auch in den Ausgleichsabschnitten, eine Verbindung miteinander ausbilden. Auch ist es bevorzugt, dass eine Temperatur im Bereich zwischen 50 °C und 500 °C [Grad Celsius] vor und/oder während des Zusammenführens eingestellt wird.The nanowire connection can be formed by first growing the nanowires on the surfaces of the first component and / or on the surface of the second component and then bringing the components together. The components are preferably not brought together completely, so that the nanowires only touch one another in the connection zone. This can prevent the nanowires from completely, i.e. H. in particular also in the compensation sections, form a connection with one another. It is also preferred that a temperature in the range between 50 ° C. and 500 ° C. [degrees Celsius] is set before and / or during the merging.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung weisen die Nanodrähte jeweils einen Durchmesser im Bereich von 100 nm [Nanometer] bis 20 µm [Mikrometer] und/oder eine Länge im Bereich von 5 µm bis 400 µm auf.In a further preferred embodiment of the arrangement, the nanowires each have a diameter in the range from 100 nm [nanometer] to 20 μm [micrometer] and / or a length in the range from 5 μm to 400 μm.

Vorzugsweise weisen die Nanodrähte jeweils einen Durchmesser im Bereich von 200 nm [Nanometer] bis 10 µm [Mikrometer] und/oder eine Länge im Bereich von 10 µm bis 200 µm auf. Besonders bevorzugt ist es, dass die Nanodrähte jeweils einen Durchmesser im Bereich von 200 nm [Nanometer] bis 10 µm [Mikrometer] und eine Länge im Bereich von 10 µm bis 200 µm aufweisen.The nanowires preferably each have a diameter in the range from 200 nm [nanometer] to 10 μm [micrometer] and / or a length in the range from 10 μm to 200 μm. It is particularly preferred that the nanowires each have a diameter in the range from 200 nm [nanometer] to 10 μm [micrometer] and a length in the range from 10 μm to 200 μm.

Durch die vergleichsweise langen Nanodrähte können besonders große Ausgleichsstrukturen ausgebildet werden. Dies verstärkt den beschriebenen Vorteil, dass unterschiedliche thermische Ausdehnungen der Bauelemente ausgeglichen werden können. Damit derart lange Nanodrähte hinreichend stabil sind, ist der beschriebene vergleichsweise große Durchmesser vorteilhaft. Dünnere Nanodrähte könnten bei derartigen Längen leicht brechen.Due to the comparatively long nanowires, particularly large compensation structures can be formed. This reinforces the described advantage that different thermal expansions of the components can be compensated for. In order that such long nanowires are sufficiently stable, the comparatively large diameter described is advantageous. At such lengths, thinner nanowires could easily break.

Als ein weiterer Aspekt wird ein Verfahren zur Verbindung eines ersten Bauelements mit einem zweiten Bauelement vorgestellt. Das Verfahren umfasst:

  1. a) Bereitstellen einer ersten Ausgleichsstruktur auf einer Oberfläche des ersten Bauelements,
  2. b) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten an der ersten Ausgleichsstruktur und/oder auf der Oberfläche des ersten Bauelements,
  3. c) Zusammenführen des ersten Bauelements und des zweiten Bauelements, so dass eine Nanodrahtverbindung zwischen der ersten Ausgleichsstruktur und der Oberfläche des zweiten Bauelements ausgebildet wird.
As a further aspect, a method for connecting a first component to a second component is presented. The process includes:
  1. a) providing a first compensation structure on a surface of the first component,
  2. b) providing a large number of nanowires on the first compensation structure and / or on the surface of the first component,
  3. c) bringing the first component and the second component together, so that a nanowire connection is formed between the first compensation structure and the surface of the second component.

Die Schritte a) und b) können in beliebiger Reihenfolge nacheinander oder zeitgleich durchgeführt werden. Schritt c) folgt nach den Schritten a) und b).Steps a) and b) can be carried out sequentially or simultaneously in any order. Step c) follows steps a) and b).

Die Nanodrähte können insbesondere durch galvanisches Wachstum erzeugt werden. Unter Bereitstellen ist einerseits zu verstehen, dass die Nanodrähte als Teil des Verfahrens auf die jeweilige Oberfläche aufgebracht werden. Andererseits umfasst das Bereitstellen aber auch, dass eine erste Ausgleichsstruktur und/oder ein zweites Bauelement verwendet wird, auf dem die Nanodrähte bereits vorhanden sind. So können beispielsweise eine entsprechend vorbereitete erste Ausgleichsstruktur und/oder ein entsprechend vorbereitetes zweites Bauelement von einem Zulieferer bezogen und für die das beschriebene Verfahrens genutzt werden. Auch ein derartiges Beziehen vorbereiteter Elemente ist ein Bereitstellen der Nanodrähte im hier verwendeten Sinne.The nanowires can be produced in particular by galvanic growth. On the one hand, provision means that the nanowires are applied to the respective surface as part of the method. On the other hand, the provision also includes the use of a first compensation structure and / or a second component on which the nanowires are already present. For example, a suitably prepared first compensation structure and / or a suitably prepared second component can be obtained from a supplier and used for the described method. Such a reference to prepared elements is also a provision of the nanowires in the sense used here.

Das beschriebene Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass die Nanodrähte nur auf einer der beteiligten Oberflächen bereitgestellt werden müssen und nicht auf beiden. Es ist bevorzugt, dass die Nanodrähte nur auf der ersten Ausgleichsstruktur, nicht aber auf der Oberfläche des zweiten Bauelements bereitgestellt werden. Alternativ ist es bevorzugt, dass die Nanodrähte sowohl auf der ersten Ausgleichsstruktur als auch auf der Oberfläche des zweiten Bauelements bereitgestellt werden.The described method has the particular advantage that the nanowires only have to be provided on one of the surfaces involved and not on both. It is preferred that the nanowires are provided only on the first compensation structure, but not on the surface of the second component. Alternatively, it is preferred that the nanowires are provided both on the first compensation structure and on the surface of the second component.

Die Nanodrähte werden vorzugsweise derart bereitgestellt, dass diese im Wesentlichen senkrecht (vorzugsweise senkrecht) auf der jeweiligen Oberfläche stehen. Die Gesamtheit der bereitgestellten Nanodrähte kann insbesondere als ein Rasen von Nanodrähten bezeichnet werden. Die Nanodrähte können aber auch in beliebiger Orientierung auf der jeweiligen Oberfläche bereitgestellt werden. Durch die Nanodrähte kann eine besonders stabile Verbindung realisiert werden, die insbesondere auch Scherkräften besonders gut standhalten kann. Weiterhin ist es möglich, dass die Nanodrähte an verschiedenen Stellen verschieden ausgeführt sind, insbesondere hinsichtlich deren Länge, Durchmesser, Material und Dichte (wobei die Dichte der Nanodrähte angibt, wie viele Nanodrähte pro Fläche vorgesehen sind).The nanowires are preferably provided in such a way that they are essentially perpendicular (preferably perpendicular) on the respective surface. The entirety of the nanowires provided can in particular be referred to as a turf of nanowires. However, the nanowires can also be provided in any orientation on the respective surface. The nanowires can be used to achieve a particularly stable connection that can withstand shear forces particularly well. Furthermore, it is possible that the nanowires are designed differently at different locations, in particular with regard to their length, diameter, material and density (the density of the nanowires indicating how many nanowires are provided per area).

Die Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungsmerkmale der beschriebenen Anordnungen sind auf das beschriebene Verfahren anwendbar und übertragbar. Es ist bevorzugt, dass mit dem vorliegenden Verfahren eine Anordnung hergestellt wird, die folgendes umfasst:

  • - ein erstes Bauelement,
  • - ein zweites Bauelement,
  • - eine erste Ausgleichsstruktur, die mit einer Oberfläche des ersten Bauelement verbunden ist,
wobei die erste Ausgleichsstruktur und eine Oberfläche des zweiten Bauelements über eine Nanodrahtverbindung miteinander verbunden sind.The advantages and preferred design features of the described arrangements can be applied and transferred to the described method. It is preferred that an arrangement comprising the following is produced with the present method:
  • - a first component,
  • - a second component,
  • a first compensation structure which is connected to a surface of the first component,
wherein the first compensation structure and a surface of the second component are connected to one another via a nanowire connection.

Vorzugsweise umfasst die erste Ausgleichsstruktur eine Vielzahl von ersten Ausgleichselementen, wobei die Nanodrahtverbindung mit einer Vielzahl von Nanodrähten an den ersten Ausgleichselementen ausgebildet ist.The first compensating structure preferably comprises a multiplicity of first compensating elements, the nanowire connection being formed with a multiplicity of nanowires on the first compensating elements.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass in Schritt a) eine Vielzahl von ersten Ausgleichselementen als die erste Ausgleichsstruktur bereitgestellt werden. Auch ist es bevorzugt, dass in Schritt b) die Nanodrähte an den ersten Ausgleichselementen bereitgestellt werden.Accordingly, it is preferred that a plurality of first compensation elements are provided as the first compensation structure in step a). It is also preferred that the nanowires are provided on the first compensating elements in step b).

Vorzugsweise sind die Nanodrähte an einer vom ersten Bauelement abgewandten Stirnseite der ersten Ausgleichselemente angeordnet.The nanowires are preferably arranged on an end face of the first compensating elements facing away from the first component.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass die Nanodrähte in Schritt b) an der vom ersten Bauelement abgewandten Stirnseite der ersten Ausgleichselemente bereitgestellt werden.Accordingly, it is preferred that the nanowires are provided in step b) on the end face of the first compensation elements facing away from the first component.

Vorzugsweise weisen die Ausgleichselemente jeweils eine Länge im Bereich von 5 µm bis 500 µm [Mikrometer] und/oder jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,5 µm bis 200 µm auf.The compensating elements preferably each have a length in the range from 5 μm to 500 μm [micrometer] and / or a diameter in the range from 0.5 μm to 200 μm.

Das weiter oben für die bevorzugten Ausführungsformen der Anordnung Beschriebene gilt auch entsprechend für das Verfahren.What has been described above for the preferred embodiments of the arrangement also applies accordingly to the method.

Als ein weiterer Aspekt wird ein Verfahren zur Verbindung eines ersten Bauelements mit einem zweiten Bauelement vorgestellt. Das Verfahren umfasst:

  1. A) Bereitstellen einer ersten Ausgleichsstruktur auf einer Oberfläche des ersten Bauelements,
  2. B) Bereitstellen einer zweiten Ausgleichsstruktur auf einer Oberfläche des zweiten Bauelements,
  3. C) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten an der ersten Ausgleichsstruktur und/oder an der zweiten Ausgleichsstruktur,
  4. D) Zusammenführen des ersten Bauelements und des zweiten Bauelements, so dass eine Nanodrahtverbindung zwischen der ersten Ausgleichsstruktur und der zweiten Ausgleichsstruktur ausgebildet wird.
As a further aspect, a method for connecting a first component to a second component is presented. The process includes:
  1. A) providing a first compensation structure on a surface of the first component,
  2. B) providing a second compensation structure on a surface of the second component,
  3. C) providing a large number of nanowires on the first compensation structure and / or on the second compensation structure,
  4. D) bringing together the first component and the second component so that a nanowire connection is formed between the first compensation structure and the second compensation structure.

Die Schritte A), B) und C) können in beliebiger Reihenfolge nacheinander oder zeitgleich durchgeführt werden. Schritt D) folgt nach den Schritten A), B) und C).Steps A), B) and C) can be carried out sequentially or simultaneously in any order. Step D) follows after steps A), B) and C).

Die Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungsmerkmale der beschriebenen Anordnungen und des zuvor beschriebenen Verfahrens sind auf das vorliegend beschriebene Verfahren anwendbar und übertragbar. Es ist bevorzugt, dass mit dem vorliegenden Verfahren eine Anordnung hergestellt wird, die folgendes umfasst:

  • - ein erstes Bauelement,
  • - ein zweites Bauelement,
  • - eine erste Ausgleichsstruktur, die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements verbunden ist,
  • - eine zweite Ausgleichsstruktur, die mit einer Oberfläche des zweiten Bauelements verbunden ist,
wobei die erste Ausgleichsstruktur und die zweite Ausgleichsstruktur über eine Nanodrahtverbindung miteinander verbunden sind.The advantages and preferred design features of the arrangements described and the method described above can be applied and transferred to the method described here. It is preferred that an arrangement comprising the following is produced with the present method:
  • - a first component,
  • - a second component,
  • a first compensation structure which is connected to a surface of the first component,
  • a second compensation structure which is connected to a surface of the second component,
wherein the first compensation structure and the second compensation structure are connected to one another via a nanowire connection.

Vorzugsweise umfasst die zweite Ausgleichsstruktur eine Vielzahl von zweiten Ausgleichselementen, wobei die Nanodrahtverbindung mit einer Vielzahl von Nanodrähten an den zweiten Ausgleichselementen ausgebildet ist.The second compensating structure preferably comprises a multiplicity of second compensating elements, the nanowire connection being formed with a multiplicity of nanowires on the second compensating elements.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass in Schritt B) eine Vielzahl von zweiten Ausgleichselementen als die zweite Ausgleichsstruktur bereitgestellt werden. Auch ist es bevorzugt, dass in Schritt C) die Nanodrähte an den zweiten Ausgleichselementen bereitgestellt werden.Accordingly, it is preferred that in step B) a plurality of second compensation elements are provided as the second compensation structure. It is also preferred that the nanowires are provided on the second compensation elements in step C).

Vorzugsweise sind die Nanodrähte an einer vom zweiten Bauelement abgewandten Stirnseite der zweiten Ausgleichselemente angeordnet.The nanowires are preferably arranged on an end face of the second compensation elements facing away from the second component.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass die Nanodrähte in Schritt C) an der vom zweiten Bauelement abgewandten Stirnseite der zweiten Ausgleichselemente bereitgestellt werden.Accordingly, it is preferred that the nanowires are provided in step C) on the end face of the second compensation elements facing away from the second component.

Vorzugsweise umfasst die erste Ausgleichsstruktur eine Vielzahl von ersten Ausgleichselementen, wobei die Nanodrahtverbindung mit einer Vielzahl von Nanodrähten an den ersten Ausgleichselementen ausgebildet ist.The first compensating structure preferably comprises a multiplicity of first compensating elements, the nanowire connection being formed with a multiplicity of nanowires on the first compensating elements.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass in Schritt A) eine Vielzahl von ersten Ausgleichselementen als die erste Ausgleichsstruktur bereitgestellt werden und dass in Schritt C) die Nanodrähte an den ersten Ausgleichselementen bereitgestellt werden.Accordingly, it is preferred that a plurality of first compensating elements are provided as the first compensating structure in step A) and that the nanowires are provided on the first compensating elements in step C).

Vorzugsweise sind die Nanodrähte an einer vom ersten Bauelement abgewandten Stirnseite der ersten Ausgleichselemente angeordnet.The nanowires are preferably arranged on an end face of the first compensating elements facing away from the first component.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass die Nanodrähte in Schritt C) an der vom ersten Bauelement abgewandten Stirnseite der ersten Ausgleichselemente bereitgestellt werden.Accordingly, it is preferred that the nanowires are provided in step C) on the end face of the first compensation elements facing away from the first component.

Vorzugsweise weisen die Ausgleichselemente jeweils eine Länge im Bereich von 5 µm bis 500 µm [Mikrometer] und/oder jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,5 µm bis 200 µm auf.The compensating elements preferably each have a length in the range from 5 μm to 500 μm [micrometer] and / or a diameter in the range from 0.5 μm to 200 μm.

Das weiter oben für die bevorzugten Ausführungsformen der Anordnung Beschriebene gilt auch entsprechend für das Verfahren.What has been described above for the preferred embodiments of the arrangement also applies accordingly to the method.

Als ein weiterer Aspekt wird ein Verfahren zur Verbindung eines ersten Bauelements mit einem zweiten Bauelement vorgestellt. Das Verfahren umfasst:

  • a) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten auf einer Oberfläche des ersten Bauelements,
  • β) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten auf einer Oberfläche des zweiten Bauelements,
  • γ) Zusammenführen des ersten Bauelements und des zweiten Bauelements, so dass die gemäß Schritt A) und B) bereitgestellten Nanodrähte in einer Verbindungszone miteinander verbunden werden, wobei die Nanodrähte im Übrigen nicht miteinander verbunden werden.
As a further aspect, a method for connecting a first component to a second component is presented. The process includes:
  • a) providing a large number of nanowires on a surface of the first component,
  • β) providing a large number of nanowires on a surface of the second component,
  • γ) bringing together the first component and the second component, so that the nanowires provided according to steps A) and B) are connected to one another in a connection zone, the nanowires otherwise not being connected to one another.

Die Schritte α) und β) können in beliebiger Reihenfolge nacheinander oder zeitgleich durchgeführt werden. Schritt γ) folgt nach den Schritten α) und β).Steps α) and β) can be carried out sequentially or simultaneously in any order. Step γ) follows steps α) and β).

Die Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungsmerkmale der beschriebenen Anordnungen und der beiden zuvor beschriebenen Verfahren sind auf das vorliegend beschriebene Verfahren anwendbar und übertragbar. Es ist bevorzugt, dass mit dem vorliegenden Verfahren eine Anordnung hergestellt wird, die folgendes umfasst:

  • - ein erstes Bauelement,
  • - ein zweites Bauelement,
  • - eine erste Ausgleichsstruktur, die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements verbunden ist,
  • - eine zweite Ausgleichsstruktur, die mit einer Oberfläche des zweiten Bauelements verbunden ist,
wobei die erste Ausgleichsstruktur und die zweite Ausgleichsstruktur über eine Nanodrahtverbindung miteinander verbunden sind, und wobei die erste Ausgleichsstruktur und die zweite Ausgleichsstruktur jeweils aus einer Vielzahl von Nanodrähten gebildet sind, die in einer Verbindungszone die Nanodrahtverbindung ausbilden und die im Übrigen nicht miteinander verbunden sind.The advantages and preferred design features of the arrangements described and the two methods described above can be applied and transferred to the method described here. It is preferred that an arrangement comprising the following is produced with the present method:
  • - a first component,
  • - a second component,
  • a first compensation structure which is connected to a surface of the first component,
  • a second compensation structure which is connected to a surface of the second component,
wherein the first compensation structure and the second compensation structure are connected to one another via a nanowire connection, and wherein the first compensation structure and the second compensation structure are each formed from a multiplicity of nanowires, which form the nanowire connection in a connection zone and which are otherwise not connected to one another.

Vorzugsweise weisen die Nanodrähte jeweils einen Durchmesser im Bereich von 200 nm [Nanometer] bis 10 µm [Mikrometer] und/oder eine Länge im Bereich von 10 µm bis 200 µm auf.The nanowires preferably each have a diameter in the range from 200 nm [nanometer] to 10 μm [micrometer] and / or a length in the range from 10 μm to 200 μm.

Das weiter oben für die bevorzugten Ausführungsformen der Anordnung Beschriebene gilt auch entsprechend für das Verfahren.What has been described above for the preferred embodiments of the arrangement also applies accordingly to the method.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren zumindest teilweise bei einer Temperatur im Bereich von 50 °C bis 500 °C [Grad Celsius] durchgeführt. Das gilt für alle drei beschriebenen Verfahren.In a preferred embodiment, the method is carried out at least partially at a temperature in the range from 50 ° C. to 500 ° C. [degrees Celsius]. This applies to all three procedures described.

Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen schematisch:

  • 1: eine Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Anordnung mit zwei Bauelementen,
  • 2: eine Darstellung eines Verfahrens, mit dem die Anordnung aus 1 erhalten werden kann,
  • 3: eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung mit zwei Bauelementen,
  • 4: eine Darstellung eines Verfahrens, mit dem die Anordnung aus 3 erhalten werden kann,
  • 5: eine Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Anordnung mit zwei Bauelementen.
  • 6: eine Darstellung eines Verfahrens, mit dem die Anordnung aus 5 erhalten werden kann,
The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. The figures show particularly preferred exemplary embodiments, to which the invention is, however, not limited. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. They show schematically:
  • 1 : a representation of a first embodiment of an arrangement with two components,
  • 2nd : an illustration of a method by which the arrangement is made 1 can be obtained
  • 3rd : a representation of a second embodiment of an arrangement with two components,
  • 4th : an illustration of a method by which the arrangement is made 3rd can be obtained
  • 5 : A representation of a third embodiment of an arrangement with two components.
  • 6 : an illustration of a method by which the arrangement is made 5 can be obtained

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Anordnung 1. Die Anordnung 1 umfasst ein erstes Bauelement 2, ein zweites Bauelement 3 und eine erste Ausgleichsstruktur 4, die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements 2 verbunden ist. Die erste Ausgleichsstruktur 4 und eine Oberfläche des zweiten Bauelements 3 sind über eine Nanodrahtverbindung 6 miteinander verbunden. 1 shows a first embodiment of an arrangement 1 . The order 1 comprises a first component 2nd , a second component 3rd and a first balancing structure 4th with a surface of the first component 2nd connected is. The first balancing structure 4th and a surface of the second component 3rd are via a nanowire connection 6 connected with each other.

Die erste Ausgleichsstruktur 4 umfasst eine Vielzahl von ersten Ausgleichselementen 8. Die Nanodrahtverbindung 6 ist mit einer Vielzahl von Nanodrähten 7 an den ersten Ausgleichselementen 8 ausgebildet. Die Nanodrähte 7 sind an einer vom ersten Bauelement 2 abgewandten Stirnseite 10 der ersten Ausgleichselemente 8 angeordnet.The first balancing structure 4th comprises a large number of first compensation elements 8th . The nanowire connection 6 is with a variety of nanowires 7 on the first compensation elements 8th educated. The nanowires 7 are on one of the first component 2nd facing end 10th of the first compensation elements 8th arranged.

Die ersten Ausgleichselemente 8 weisen jeweils eine Länge im Bereich von 5 µm bis 500 µm [Mikrometer] und jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,5 µm bis 200 µm auf.The first compensation elements 8th each have a length in the range from 5 µm to 500 µm [micrometer] and a diameter in the range from 0.5 µm to 200 µm.

2 zeigt eine Darstellung eines Verfahrens, mit dem die Anordnung 1 aus 1 erhalten werden kann. Das Verfahren umfasst:

  1. a) Bereitstellen einer ersten Ausgleichsstruktur 4 auf einer Oberfläche des ersten Bauelements 2,
  2. b) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten 7 an der ersten Ausgleichsstruktur 4 und/oder auf der Oberfläche des ersten Bauelements 2,
  3. c) Zusammenführen des ersten Bauelements 2 und des zweiten Bauelements 3, so dass eine Nanodrahtverbindung 6 zwischen der ersten Ausgleichsstruktur 4 und der Oberfläche des zweiten Bauelements 3 ausgebildet wird.
2nd shows an illustration of a method with which the arrangement 1 out 1 can be obtained. The process includes:
  1. a) Providing a first compensation structure 4th on a surface of the first component 2nd ,
  2. b) providing a variety of nanowires 7 on the first balancing structure 4th and / or on the surface of the first component 2nd ,
  3. c) merging the first component 2nd and the second component 3rd so that a nanowire connection 6 between the first balancing structure 4th and the surface of the second component 3rd is trained.

3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Anordnung 1. Die Anordnung 1 umfasst ein erstes Bauelement 2, ein zweites Bauelement 3, eine erste Ausgleichsstruktur 4, die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements 2 verbunden ist und eine zweite Ausgleichsstruktur 5, die mit einer Oberfläche des zweiten Bauelements 3 verbunden ist. Die erste Ausgleichsstruktur 4 und die zweite Ausgleichsstruktur 5 sind über eine Nanodrahtverbindung 6 miteinander verbunden. 3rd shows a second embodiment of an arrangement 1 . The order 1 comprises a first component 2nd , a second component 3rd , a first compensation structure 4th with a surface of the first component 2nd is connected and a second compensation structure 5 with a surface of the second component 3rd connected is. The first balancing structure 4th and the second balancing structure 5 are via a nanowire connection 6 connected with each other.

Die erste Ausgleichsstruktur 4 umfasst eine Vielzahl von ersten Ausgleichselementen 8. Die Nanodrahtverbindung 6 ist mit einer Vielzahl von Nanodrähten 7 an den ersten Ausgleichselementen 8 ausgebildet. Die Nanodrähte 7 sind an einer vom ersten Bauelement 2 abgewandten Stirnseite 10 der ersten Ausgleichselemente 8 angeordnet.The first balancing structure 4th comprises a large number of first compensation elements 8th . The nanowire connection 6 is with a variety of nanowires 7 on the first compensation elements 8th educated. The nanowires 7 are on one of the first component 2nd facing end 10th of the first compensation elements 8th arranged.

Die zweite Ausgleichsstruktur 5 umfasst eine Vielzahl von zweiten Ausgleichselementen 9. Die Nanodrahtverbindung 6 ist mit einer Vielzahl von Nanodrähten 7 an den zweiten Ausgleichselementen 9 ausgebildet. Das sind die gleichen Nanodrähte, die auch an der vom ersten Bauelement 2 abgewandten Stirnseite 10 der ersten Ausgleichselemente 8 angeordnet sind. Die Nanodrähte 7 sind an einer vom zweiten Bauelement 3 abgewandten Stirnseite 11 der zweiten Ausgleichselemente 9 angeordnet.The second balancing structure 5 comprises a plurality of second compensation elements 9 . The nanowire connection 6 is with a variety of nanowires 7 on the second compensating elements 9 educated. These are the same nanowires that were used on the first component 2nd facing end 10th of the first compensation elements 8th are arranged. The nanowires 7 are on one of the second component 3rd facing end 11 the second compensating elements 9 arranged.

Die ersten Ausgleichselemente 8 und die zweiten Ausgleichselemente 9 weisen jeweils eine Länge im Bereich von 5 µm bis 500 µm [Mikrometer] und jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,5 µm bis 200 µm auf.The first compensation elements 8th and the second compensating elements 9 each have a length in the range from 5 µm to 500 µm [micrometer] and a diameter in the range from 0.5 µm to 200 µm.

4 zeigt eine Darstellung eines Verfahrens, mit dem die Anordnung 1 aus 3 erhalten werden kann. Das Verfahren umfasst:

  1. A) Bereitstellen einer ersten Ausgleichsstruktur 4 auf einer Oberfläche des ersten Bauelements 2,
  2. B) Bereitstellen einer zweiten Ausgleichsstruktur 5 auf einer Oberfläche des zweiten Bauelements 3,
  3. C) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten 7 an der ersten Ausgleichsstruktur 4 und/oder an der zweiten Ausgleichsstruktur 5,
  4. D) Zusammenführen des ersten Bauelements 2 und des zweiten Bauelements 3, so dass eine Nanodrahtverbindung 6 zwischen der ersten Ausgleichsstruktur 4 und der zweiten Ausgleichsstruktur 5 ausgebildet wird.
4th shows an illustration of a method with which the arrangement 1 out 3rd can be obtained. The process includes:
  1. A) Providing a first compensation structure 4th on a surface of the first component 2nd ,
  2. B) providing a second balancing structure 5 on a surface of the second component 3rd ,
  3. C) Providing a variety of nanowires 7 on the first balancing structure 4th and / or on the second compensation structure 5 ,
  4. D) merging the first component 2nd and the second component 3rd so that a nanowire connection 6 between the first balancing structure 4th and the second balancing structure 5 is trained.

5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Anordnung 1. Die Anordnung 1 umfasst ein erstes Bauelement 2, ein zweites Bauelement 3, eine erste Ausgleichsstruktur 4, die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements 2 verbunden ist und eine zweite Ausgleichsstruktur 5, die mit einer Oberfläche des zweiten Bauelements 3 verbunden ist. Die erste Ausgleichsstruktur 4 und die zweite Ausgleichsstruktur 5 sind über eine Nanodrahtverbindung 6 miteinander verbunden. 5 shows a third embodiment of an arrangement 1 . The order 1 comprises a first component 2nd , a second component 3rd , a first compensation structure 4th with a surface of the first component 2nd is connected and a second compensation structure 5 with a surface of the second component 3rd connected is. The first balancing structure 4th and the second balancing structure 5 are via a nanowire connection 6 connected with each other.

Die erste Ausgleichsstruktur 4 und die zweite Ausgleichsstruktur 5 sind jeweils aus einer Vielzahl von Nanodrähten 7 gebildet, die in einer Verbindungszone 12 die Nanodrahtverbindung 6 ausbilden und die im Übrigen nicht miteinander verbunden sind.The first balancing structure 4th and the second balancing structure 5 are each made from a variety of nanowires 7 formed in a connection zone 12th the nanowire connection 6 train and who are otherwise not connected.

Die Nanodrähte 7 weisen jeweils einen Durchmesser im Bereich von 200 nm [Nanometer] bis 10 µm [Mikrometer] und eine Länge im Bereich von 10 µm bis 200 µm auf.The nanowires 7 each have a diameter in the range from 200 nm [nanometer] to 10 µm [micrometer] and a length in the range from 10 µm to 200 µm.

6 zeigt eine Darstellung eines Verfahrens, mit dem die Anordnung 1 aus 5 erhalten werden kann. Das Verfahren umfasst:

  • α) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten 7 auf einer Oberfläche des ersten Bauelements 2,
  • β) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten 7 auf einer Oberfläche des zweiten Bauelements 3,
  • γ) Zusammenführen des ersten Bauelements 2 und des zweiten Bauelements 3, so dass die gemäß Schritt A) und B) bereitgestellten Nanodrähte 7 in einer Verbindungszone 12 miteinander verbunden werden, wobei die Nanodrähte 7 im Übrigen nicht miteinander verbunden werden.
6 shows an illustration of a method with which the arrangement 1 out 5 can be obtained. The process includes:
  • α) Providing a variety of nanowires 7 on a surface of the first component 2nd ,
  • β) providing a variety of nanowires 7 on a surface of the second component 3rd ,
  • γ) merging the first component 2nd and the second component 3rd , so that the nanowires provided according to step A) and B) 7 in a connecting zone 12th to be connected together, the nanowires 7 otherwise not be connected.

BezugszeichenlisteReference list

11
Anordnungarrangement
22nd
erstes Bauelementfirst component
33rd
zweites Bauelementsecond component
44th
erste Ausgleichsstrukturfirst compensation structure
55
zweite Ausgleichsstruktursecond compensation structure
66
NanodrahtverbindungNanowire connection
77
NanodrahtNanowire
88th
erstes Ausgleichselementfirst compensation element
99
zweites Ausgleichselementsecond compensation element
1010th
StirnseiteFace
1111
StirnseiteFace
1212th
VerbindungszoneConnection zone

Claims (13)

Anordnung (1) umfassend - ein erstes Bauelement (2), - ein zweites Bauelement (3), - eine erste Ausgleichsstruktur (4), die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements (2) verbunden ist, wobei die erste Ausgleichsstruktur (4) und eine Oberfläche des zweiten Bauelements (3) über eine Nanodrahtverbindung (6) miteinander verbunden sind.Arrangement (1) comprising - a first component (2), - a second component (3), - A first compensation structure (4) which is connected to a surface of the first component (2), the first compensation structure (4) and a surface of the second component (3) being connected to one another via a nanowire connection (6). Anordnung (1) umfassend - ein erstes Bauelement (2), - ein zweites Bauelement (3), - eine erste Ausgleichsstruktur (4), die mit einer Oberfläche des ersten Bauelements (2) verbunden ist, - eine zweite Ausgleichsstruktur (5), die mit einer Oberfläche des zweiten Bauelements (3) verbunden ist, wobei die erste Ausgleichsstruktur (4) und die zweite Ausgleichsstruktur (5) über eine Nanodrahtverbindung (6) miteinander verbunden sind.Arrangement (1) comprising - a first component (2), - a second component (3), - a first compensation structure (4) which is connected to a surface of the first component (2), - a second compensation structure (5), which is connected to a surface of the second component (3), the first compensation structure (4) and the second compensation structure (5) are connected to one another via a nanowire connection (6). Anordnung (1) nach Anspruch 2, wobei die zweite Ausgleichsstruktur (5) eine Vielzahl von zweiten Ausgleichselementen (9) umfasst, und wobei die Nanodrahtverbindung (6) mit einer Vielzahl von Nanodrähten (7) an den zweiten Ausgleichselementen (9) ausgebildet ist.Arrangement (1) after Claim 2 , wherein the second compensation structure (5) comprises a plurality of second compensation elements (9), and wherein the nanowire connection (6) is formed with a plurality of nanowires (7) on the second compensation elements (9). Anordnung (1) nach Anspruch 3, wobei die Nanodrähte (7) an einer vom zweiten Bauelement (3) abgewandten Stirnseite (10) der zweiten Ausgleichselemente (9) angeordnet sind.Arrangement (1) after Claim 3 The nanowires (7) are arranged on an end face (10) of the second compensating elements (9) facing away from the second component (3). Anordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Ausgleichsstruktur (4) eine Vielzahl von ersten Ausgleichselementen (8) umfasst, und wobei die Nanodrahtverbindung (6) mit einer Vielzahl von Nanodrähten (7) an den ersten Ausgleichselementen (8) ausgebildet ist.Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the first compensation structure (4) comprises a plurality of first compensation elements (8), and wherein the nanowire connection (6) is formed with a plurality of nanowires (7) on the first compensation elements (8) is. Anordnung (1) nach Anspruch 5, wobei die Nanodrähte (7) an einer vom ersten Bauelement (2) abgewandten Stirnseite (11) der ersten Ausgleichselemente (8) angeordnet sind.Arrangement (1) after Claim 5 The nanowires (7) are arranged on an end face (11) of the first compensating elements (8) facing away from the first component (2). Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Ausgleichselemente (8, 9) jeweils eine Länge im Bereich von 5 µm bis 500 µm [Mikrometer] und/oder jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,5 µm bis 200 µm aufweisen.Arrangement (1) according to one of the Claims 3 to 6 , wherein the compensating elements (8, 9) each have a length in the range from 5 µm to 500 µm [microns] and / or each have a diameter in the range from 0.5 µm to 200 µm. Anordnung (1) nach Anspruch 2, wobei die erste Ausgleichsstruktur (4) und die zweite Ausgleichsstruktur (5) jeweils aus einer Vielzahl von Nanodrähten (7) gebildet sind, die in einer Verbindungszone (12) die Nanodrahtverbindung (6) ausbilden und die im Übrigen nicht miteinander verbunden sind.Arrangement (1) after Claim 2 , wherein the first compensation structure (4) and the second compensation structure (5) are each formed from a multiplicity of nanowires (7) which form the nanowire connection (6) in a connection zone (12) and which are otherwise not connected to one another. Anordnung (1) nach Anspruch 8, wobei die Nanodrähte (7) jeweils einen Durchmesser im Bereich von 200 nm [Nanometer] bis 10 µm [Mikrometer] und/oder eine Länge im Bereich von 10 µm bis 200 µm aufweisen.Arrangement (1) after Claim 8 , The nanowires (7) each having a diameter in the range from 200 nm [nanometer] to 10 μm [micrometer] and / or a length in the range from 10 μm to 200 μm. Verfahren zur Verbindung eines ersten Bauelements (2) mit einem zweiten Bauelement (3), umfassend: a) Bereitstellen einer ersten Ausgleichsstruktur (4) auf einer Oberfläche des ersten Bauelements (2), b) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten (7) an der ersten Ausgleichsstruktur (4) und/oder auf der Oberfläche des ersten Bauelements (2), c) Zusammenführen des ersten Bauelements (2) und des zweiten Bauelements (3), so dass eine Nanodrahtverbindung (6) zwischen der ersten Ausgleichsstruktur (4) und der Oberfläche des zweiten Bauelements (3) ausgebildet wird.A method for connecting a first component (2) to a second component (3), comprising: a) providing a first compensation structure (4) on a surface of the first component (2), b) providing a multiplicity of nanowires (7) on the first compensation structure (4) and / or on the surface of the first component (2), c) bringing together the first component (2) and the second component (3), so that a nanowire connection (6) is formed between the first compensation structure (4) and the surface of the second component (3). Verfahren zur Verbindung eines ersten Bauelements (2) mit einem zweiten Bauelement (3), umfassend: A) Bereitstellen einer ersten Ausgleichsstruktur (4) auf einer Oberfläche des ersten Bauelements (2), B) Bereitstellen einer zweiten Ausgleichsstruktur (5) auf einer Oberfläche des zweiten Bauelements (3), C) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten (7) an der ersten Ausgleichsstruktur (4) und/oder an der zweiten Ausgleichsstruktur (5), D) Zusammenführen des ersten Bauelements (2) und des zweiten Bauelements (3), so dass eine Nanodrahtverbindung (6) zwischen der ersten Ausgleichsstruktur (4) und der zweiten Ausgleichsstruktur (5) ausgebildet wird.A method for connecting a first component (2) to a second component (3), comprising: A) providing a first compensation structure (4) on a surface of the first component (2), B) providing a second compensation structure (5) on a surface of the second component (3), C) providing a large number of nanowires (7) on the first compensation structure (4) and / or on the second compensation structure (5), D) bringing together the first component (2) and the second component (3) so that a nanowire connection (6) is formed between the first compensation structure (4) and the second compensation structure (5). Verfahren zur Verbindung eines ersten Bauelements (2) mit einem zweiten Bauelement (3), umfassend: α) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten (7) auf einer Oberfläche des ersten Bauelements (2), β) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten (7) auf einer Oberfläche des zweiten Bauelements (3), γ) Zusammenführen des ersten Bauelements (2) und des zweiten Bauelements (3), so dass die gemäß Schritt A) und B) bereitgestellten Nanodrähte (7) in einer Verbindungszone (12) miteinander verbunden werden, wobei die Nanodrähte (7) im Übrigen nicht miteinander verbunden werden.A method for connecting a first component (2) to a second component (3), comprising: α) providing a large number of nanowires (7) on a surface of the first component (2), β) providing a multiplicity of nanowires (7) on a surface of the second component (3), γ) bringing together the first component (2) and the second component (3), so that the nanowires (7) provided according to steps A) and B) are connected to one another in a connection zone (12), the nanowires (7) otherwise not be connected. Verfahren nach Anspruch 10 bis 12, wobei das Verfahren zumindest teilweise bei einer Temperatur im Bereich von 50 °C bis 500 °C [Grad Celsius] durchgeführt wird.Procedure according to Claim 10 to 12th , the method being carried out at least in part at a temperature in the range from 50 ° C to 500 ° C [degrees Celsius].
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