Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschluß eines
flexiblen Verbindungselements an ein Substrat nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Standardverfahren zur Kontaktierung von Leitern eines
flexiblen Kabels oder eines Starrflexleiters oder eines
Heat-seal-Verbinders mit Kontaktflächen eines Substrats
sieht vor, die freigelegten Leiterenden mit den Kontakt
flächen zu verlöten. Zur Zugentlastung der Leiter kann das
Kabelende mit dem Substrat vergossen werden, z. B. mittels
eines Epoxidklebers oder eines Silikonklebers. Die Kontak
tierung durch Verlöten setzt lötfähige Oberflächen voraus
und ist
üblicherweise mit dem Einsatz eines Flußmittels verbunden,
welches zu einer Verschmutzung des Substrats führen kann.
Die grundsätzlich verschiedenen Verfahren zur Herstellung
der elektrischen Kontakte und der Zugentlastung führen zu
längeren Prozeßzeiten.
Aus der US 5 155 301 A sind Verfahren zur elektrischen Verbindung
zwischen Substraten bekannt, wobei ausgehend von einem als bekannt
angegebenen Verfahren, welches die Verbindung über einen flexiblen
gedruckten Schaltungsfilm vorsieht und als nachteilig beschrieben ist, als
Verbesserung angegeben wird, die beiden Substrate über eine anisotrop
leitfähige Kleberschicht mit starren und mit leitfähigen deformierbaren
Partikeln direkt zu kontaktieren.
In Patent abstracts of Japan zu JP-4-100293 A ist eine Verbindung zwischen
einem LCD-Panel und einem externen Substrat mittels eines flexiblen
Schaltungsträgers (chip on film COF) beschrieben, bei welcher zwischen
Leiterbahnen des flexiblen Schaltungsträgers und des starren LCD-Panels
ein anisotroper Leitkleber eingefügt und die zu verbindenden Teile mittels
eines Druckrahmens mit einer kompressiblen Gummileiste gegeneinander
gedrückt sind.
Die DE 38 12 922 C2 zeigt eine Flüssigkristalleinrichtung mit einem
biegsamen Bandkabel mit elektrischen Leitern, deren freigelegte Enden mit
Kontaktflächen des LCD-Substrats verlötet werden. Durch aushärtbares Harz
wird eine mechanisch festere Verbindung, zwischen Bandkabel und Substrat
erzielt, wobei das Bandkabel Durchbrüche aufweisen kann, durch welche
Harz hindurchfließen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Anschluß eines flexiblen Verbindungselements
an ein Substrat anzugeben, mit welchem auf vorteilhafte
Weise eine zuverlässige elektrische Kontaktierung und eine
Zugentlastung erreicht werden kann.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Un
teransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung verkürzt die Prozeßdauer erheblich, da die
Herstellung der elektrischen Kontakte und der Zugentla
stung gleichzeitig in einem Verfahrensschritt erfolgen.
Für die Materialien der Leiter des Verbindungselements und
der Kontaktflächen des Substrats entfällt die Lötbarkeits
bedingung, so daß eine größere Auswahl von Materialien
z. B. auch ITO insbesondere für die Kontaktflächen gegeben
ist. Es kommt kein Flußmittel zum Einsatz. Bei Verwendung
eines UV-härtenden Klebers kann zudem eine Temperaturbela
stung des Systems vermieden werden.
Anisotrope Leitkleber sind an sich bekannt und z. B. gemäß
der DE 42 09 072 A1 zur Herstellung elektrischer Kontakte
zwischen Leiterbahnen eines Substrats und gegenüberliegen
den Leiterbahnen einer Leiterplatte eingesetzt. Ein aniso
troper Leitkleber besteht aus einem an sich elektrisch
isolierenden Klebermaterial, dem feine Partikel mit leit
fähiger Oberfläche beigemischt sind. Die Durchmesser der
leitenden Partikel liegen beispielsweise im Bereich von
wenigen Mikrometern. Die leitenden Partikel sind vorzugs
weise elastisch deformierbar und bestehen beispielsweise
aus elastischen Kunstoffkugeln mit metallisierter Oberflä
che oder sind massive leitfähige Partikel. Die Konzentra
tion der Partikel ist so gewählt, daß einerseits zwischen
sich in einem Abstand kleiner als der Partikeldurchmesser
gegenüberliegenden Leiterflächen eine Mehrzahl von Kon
taktpunkten über einzelne Partikel entstehen, daß anderer
seits über größere Distanzen keine elektrische Verbindung
über eine Verkettung vieler Partikel entstehen kann.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch einge
hend veranschaulicht. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine nach dem erfindungsge
mäßen Verfahren hergestellte Anordnung
Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 entlang A-A
Fig. 3 einen Querschnitt durch Fig. 1 entlang B-B
Für die Ausführungsbeispiele ist jeweils ein flexibles Ka
bel als Verbindungselement angenommen, ohne daß die Über
legungen auf diesen Typ von Verbindungselement einge
schränkt sein sollen. Insbesondere gelten die Überlegungen
in gleicher Weise für sogenannte Starrflexleiter. Als
Kontaktflächen sind Leiterbahnen auf einem Substrat
angenommen.
Bei der in Fig. 1 skizzierten Anordnung sind auf einem
Substrat S mehrere Leiterbahnen P aufgebracht, die mit den
mehreren Leitern L eines flexiblen, vorzugsweise flachen
Kabels K elektrisch kontaktiert werden sollen, z. B. zur
externen Steuerung und Versorgung von auf dem Substrat
vorhandenen elektrischen und elektronischen Einrichtungen.
Die gegenseitigen Abstände der Leiter L sind mit den ge
genseitigen Abständen der Leiterbahnen abgestimmt. Die
Endabschnitte der Leiterbahnen P bilden die Kontaktflächen
auf dem Substrat.
Die Leiter des flexiblen Kabels können am Kabelende durch
Entfernen des Trägermaterials freigelegt werden. Besonders
vorteilhaft ist die Verwendung laminierter flacher Kabel,
bei denen zwischen zwei flache Kunstoffträger N1, N2 aus
Isoliermaterial metallische Leiterbahnen eingebettet sind
(Fig. 3). Dabei können bereits bei der Herstellung der Ka
bel die Leiter am Kabelende freiliegend bleiben. Vorzugs
weise sind die Leiter nur auf einer Kabelseite freigelegt.
Dabei sind die dünnen Leiter des Kabels durch den verblei
benden Kunstoffträger N1 in ihrer Position festgelegt, was
die Handhabung des Kabels vor und bei der Verbindung mit
dem Substrat wesentlich vereinfacht. Darüberhinaus wird
die Fläche des eingeklebten Kunststoffträgers N1 größer
und damit die Zugentlastung des Kabels besser.
Der anisotrop leitfähige Kleber mit Klebstoff M und leit
fähigen Partikeln T kann auf das Kabelende und/oder auf
das Substrat und/oder den Gegenhalter aufgebracht werden,
bevor die drei Teile zusammengefügt werden. Das Aufbringen
auf das Kabelende kann z. B. auch durch Eintauchen des Ka
belendes in eine Klebermasse, durch Schwallbenetzung usw.
erfolgen. Bei geeigneter Materialkombination kann auch ein
Füllen der Zwischenräume zwischen Gegenhalter, Kabel und
Substrat durch Einziehen eines am Rand der Klebefläche
aufgebrachten Klebers aufgrund von Kapillarkräften vorge
sehen sein.
Die Klebefläche des Gegenhalters G ist größer gewählt als
die Klebefläche des Kabelendes, so daß eine Teilfläche des
Gegenhalters auch direkt mit dem Substrat verklebt wird.
Vorzugsweise ragt der Gegenhalter beidseitig über die Sei
tenkanten des Kabelendes hinaus. Der Gegenhalter ist bei
Verwendung eines UV-härtenden Klebers vorzugsweise aus
Glas und bei Verwendung eines thermisch härtenden Klebers
vorzugsweise aus Keramik oder einem anderen harten Mate
rial.
Prinzipiell ist die Anwendung eines anisotrop leitfähigen
Klebers nur zwischen den freigelegten Leitern und den Kon
taktflächen des Substrats notwendig und auf der Seite des
Gegenhalters kann ein Kleber ohne die leitfähigen Partikel
T eingesetzt werden. Zur Vereinfachung des Verfahrens wird
aber häufig die Verwendung einer einheitlichen Klebermasse
mit den Partikeln T vorteilhafter sein.
Wenn das Kabelende in Klebermasse eingebettet zwischen Ge
genhalter und Substrat eingefügt ist, werden Substrat und
Gegenhalter gegeneinander gepreßt. Dabei werden die zwi
schen den Leitern L des Kabels und den Leiterbahnen P des
Substrats befindlichen Partikel T zusammengepreßt und bil
den eine Mehrzahl einzelner Kontaktstellen.
Der Gegenhalter gewährleistet einen gleichmäßigen und
gleichbleibenden Anpreßdruck während der Aushärtung des
Klebers und verbleibt danach als für das Kabel zugentla
stendes Element auf dem Substrat und dem Kabel.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht im Klebebereich des
Kabelendes Durchbrüche D durch das Kabelträgermaterial am
Kabelrand und/oder zwischen den einzelnen Leitern vor.
Hierdurch entstehen mit dem diese Durchbrüche ausfüllenden
Klebermaterial weitere direkte Verklebungen des Gegenhal
ters mit dem Substrat die als formschüssige Verbindungen
des Kabels mit dem ausgehärteten Kleber wirken und insbe
sondere bei schlecht klebbaren Kabelträgermaterialien wie
z. B. Teflon oder Kapton einen wesentlichen Beitrag zur Fi
xierung der Kabelposition und der Zugentlastung des Kabels
leisten können.