WO2012019909A1 - Method for encapsulating an electronic arrangement - Google Patents

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WO2012019909A1
WO2012019909A1 PCT/EP2011/062881 EP2011062881W WO2012019909A1 WO 2012019909 A1 WO2012019909 A1 WO 2012019909A1 EP 2011062881 W EP2011062881 W EP 2011062881W WO 2012019909 A1 WO2012019909 A1 WO 2012019909A1
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sheet
cover
heat
substrate
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PCT/EP2011/062881
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Klaus KEITE-TELGENBÜSCHER
Judith Grünauer
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Tesa Se
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    • C09J2301/416—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components use of irradiation

Definitions

  • pressure-sensitive adhesives are known in the prior art (for example US 2006/0100299 A1, WO 2007/087281 A1, US 2005/0227082 A1, DE 10 2008 047 964 A, DE 10 2008 060 1 13 A).
  • pressure-sensitive adhesives which can be activated after the bond by introduced energy (for example as actinic radiation or heat) are used (US 2006/0100299 A1, WO 2007/087281 A1), since the barrier effect is achieved in particular by a crosslinking reaction brought about by the introduced energy such adhesives can be improved.
  • the adhesive is then thermally activated at least in a partial area of its surface, so that a composite is formed at least with the substrate and cover, wherein the heat required for activation is generated substantially in the sheet at least comprising the sheet itself or in the boundary surfaces of the adhesive to the substrate and / or cover.
  • the electronic device is provided with a cover which carries those at least surrounding adhesive, wherein the adhesive is at least brought into contact with the substrate.
  • encapsulation is not only a complete enclosure with the aforementioned fabric, but also already a regional application of the fabric to the areas of the (opto) electronic arrangement to be encapsulated, for example a one-sided overlap or a framing of an electronic structure.
  • sheet-like structures are, in particular, all conventional and suitable structures having a substantially planar extension. These allow a surface bonding and can be configured differently, in particular flexible, as an adhesive film, adhesive tape, adhesive label or as Formstanzling.
  • the sheet may be formed as a cut sheet whose shape conforms to the shape of the bonding surface to reduce the risk that the electronic assembly will be thermally damaged in the course of heating.
  • Textile fabrics in the sense of this application each have two side surfaces, a front side and a back side.
  • the adhesive is in the form of an adhesive layer.
  • the sheet consists of a single layer of a heat-activable adhesive, which adheres substrate and cover with its two side surfaces.
  • the term "layer” refers in particular to a planar arrangement of a system of uniform functionality whose dimensions are significantly smaller in one spatial direction (thickness or height) than in the other two spatial directions defining the main extent (length and width).
  • Such a layer can be made compact or perforated and consist of a single material or of different materials, in particular if they contribute to the uniform functionality of this layer.
  • a layer may have a constant thickness over its entire areal extent or different thicknesses.
  • a layer may also have more than one functionality.
  • nitrile rubbers or derivatives thereof such as nitrile butadiene rubbers or mixtures (blends) of these base polymers, which additionally contain reactive resins such as phenolic resins; such a product is commercially available as tesa 8401 approximately. Due to its high flow viscosity, the nitrile rubber imparts a pronounced dimensional stability to the heat-activated adhesive film, as a result of which,
  • heat-activated adhesive systems with a low water vapor or oxygen permeation rate are preferably used.
  • activatable adhesives are known, for example, from EP 0 674 432 A1, US 2006/0100299 A1, WO 2007/087281 A1, DE 10 2009 036 970 A, JP 2005 298 703 A, EP 1 670 292 A and US 2007135552 A.
  • activatable adhesive systems can also be readily thermally activated by actinic radiation, for example UV radiation, if corresponding initiators, for example peroxides, are added.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of an (opto) electronic device 1. Shown again is an electronic structure 3, which is arranged on a substrate 2 and encapsulated by the substrate 2 from below. Above and to the side of the electronic structure is now the fabric 5 arranged over its entire surface. The electronic structure 3 is thus encapsulated at these locations by the sheet 5. On the fabric 5, a cover 4 is then applied.
  • This cover 4 does not necessarily have to meet the high barrier requirements, in contrast to the previous embodiment, since the barrier is already provided by the fabric.
  • the cover 4 may, for example, only perform a mechanical protective function, but it may also be additionally provided as a permeation barrier.
  • the heating of the fabric 5 in this arrangement may comprise both the entire adhesive layer and alternatively only a portion of the surface, for example the region not covering the electronic structure.
  • a polyester film in a thickness of 100 ⁇ m was used for further tests, for example the film Melinex 506 from Teijin-DuPont-Films. Since the films themselves have no permeation barrier layer, no life test can be performed hereby. The bonding is therefore only visually assessed and manually tested for a connection to occur.
  • the inductor was embedded in a matrix of polyetheretherketone (PEEK) and the assembly thus obtained was used as the lower punch element of a pressing device, which also has an upper punch element.
  • the contact pressure due to the force F, with which the layer structure between the lower Press punch element and the upper punch element was applied perpendicular to the side surfaces of the heat-activated bondable sheet is shown in Table 3, respectively.
  • the distance between the bond line and the inductor was approx. 3 mm in each case.
  • a PTFE plate was placed accordingly.

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Abstract

The invention relates to a method for encapsulating an electronic arrangement against permeation, in which: a sheet material comprising at least one bonding or hot-melt adhesive mass that can be thermally activated is provided and the sheet material is applied, at least about the region of the electronic arrangement to be encapsulated, to a substrate that supports or encloses the electronic arrangement; a cover is provided for the electronic arrangement and the adhesive mass at least enclosing said electronic arrangement, wherein the adhesive mass is brought into contact with the cover; and the adhesive mass is then thermally activated at least in a sub-region of the surface thereof so that a bond is formed at least to the substrate and the cover, wherein the heat required for activation is substantially generated in the sheet material at least comprising the adhesive mass itself.

Description

tesa Societas Europaea  tesa Societas Europaea
Hamburg  Hamburg
Beschreibung description
Verfahren zur Kapselung einer elektronischen Anordnung Method for encapsulating an electronic device
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kapselung einer elektronischen Anordnung. The present invention relates to a method for encapsulating an electronic device.
(Opto-)elektronische Anordnungen werden immer häufiger in kommerziellen Produkten verwendet oder stehen kurz vor der Markteinführung. Derartige Anordnungen umfassen anorganische oder organische elektronische Strukturen, beispielsweise organische, metallorganische oder polymere Halbleiter oder auch Kombinationen dieser. Diese Anordnungen und Produkte sind je nach gewünschter Anwendung starr oder flexibel ausgebildet, wobei eine zunehmende Nachfrage nach flexiblen Anordnungen besteht. Die Herstellung derartiger Anordnungen erfolgt beispielsweise durch Druckverfahren wie Hochdruck, Tiefdruck, Siebdruck, Flachdruck oder durch so genanntes „non impact printing" wie etwa Thermotransferdruck, Tintenstrahldruck oder Digitaldruck. Vielfach werden Vakuumverfahren wie zum Beispiel Chemical Vapor Deposition (CVD), Physical Vapor Deposition (PVD), plasmaunterstützte chemische oder physikalische Depositionsverfahren (PECVD), Sputtern, (Plasma-)Ätzen oder Bedampfung verwendet, wobei die Strukturierung in der Regel durch Masken erfolgt. (Opto) electronic arrangements are increasingly used in commercial products or are about to be launched. Such arrangements include inorganic or organic electronic structures, such as organic, organometallic or polymeric semiconductors or combinations thereof. These arrangements and products are rigid or flexible depending on the desired application, whereby there is an increasing demand for flexible arrangements. Such arrangements are produced, for example, by printing processes such as high-pressure, intaglio, screen printing, flat printing or so-called "non-impact printing" such as thermal transfer printing, inkjet printing or digital printing. Vacuum processes such as, for example, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (US Pat. PVD), plasma enhanced chemical or physical deposition methods (PECVD), sputtering, (plasma) etching or vapor deposition, the structuring is usually done by masks.
Als Beispiele für bereits kommerzielle oder in ihrem Marktpotential interessante (opto-) elektronische Anwendungen seien hier elektrophoretische oder elektrochrome Aufbauten oder Displays, organische oder polymere Leuchtdioden (OLEDs oder PLEDs) in Anzeige- und Display-Vorrichtungen oder als Beleuchtung genannt, Elektrolumineszenzlampen, lichtemittierende elektrochemische Zellen (LEECs), organische Solarzellen, bevorzugt Farbstoff- oder Polymersolarzellen, anorganische Solarzellen, bevorzugt Dünnschichtsolarzellen, insbesondere auf der Basis von Silizium, Germanium, Kupfer, Indium und Selen, organische Feldeffekt-Transistoren, organische Schaltelemente, organische optische Verstärker, organische Laserdioden, organische oder anorganische Sensoren oder auch organisch oder anorganisch basierte RFI D-Transponder angeführt. Electrophoretic or electrochromic structures or displays, organic or polymeric light-emitting diodes (OLEDs or PLEDs) in display and display devices or as illumination, electroluminescent lamps, light-emitting electrochemical devices may be mentioned as examples of (commercial) electronic applications which are already interesting in their market potential Cells (LEECs), organic solar cells, preferred Dye or polymer solar cells, inorganic solar cells, preferably thin-film solar cells, in particular based on silicon, germanium, copper, indium and selenium, organic field effect transistors, organic switching elements, organic optical amplifiers, organic laser diodes, organic or inorganic sensors or organic or inorganic based RFI D transponder.
Als technische Herausforderung für die Realisierung ausreichender Lebensdauer und Funktion von (opto-)elektronischen Anordnungen im Bereich der anorganischen und/oder organischen (Opto-) Elektronik, ganz besonders aber im Bereich der organischen (Opto-) Elektronik ist ein Schutz der darin enthaltenen Komponenten vor Permeanten zu sehen. Permeanten können eine Vielzahl von niedermolekularen organischen oder anorganischen Verbindungen sein, insbesondere Wasserdampf und Sauerstoff. As a technical challenge for the realization of sufficient life and function of (opto) electronic arrangements in the field of inorganic and / or organic (opto) electronics, but especially in the field of organic (opto) electronics is a protection of the components contained therein to see before permeants. Permeants can be a variety of low molecular weight organic or inorganic compounds, especially water vapor and oxygen.
Bei der anorganischen und/oder organischen (Opto-) Elektronik, insbesondere bei der organischen (Opto-) Elektronik, gibt es daher besonderen Bedarf für flexible Klebelösungen, die eine Permeationsbarriere für Permeanten wie Sauerstoff und/oder Wasserdampf darstellen. Daneben gibt es eine Vielzahl von weiteren Anforderungen für derartige (opto)-elektronische Anordnungen. Die flexiblen Klebelösungen sollen nicht nur eine gute Haftung zwischen zwei Substraten erzielen, sondern zusätzlich Eigenschaften wie hohe Scherfestigkeit und Schälfestigkeit, chemische Beständigkeit, Alterungsbeständigkeit, hohe Transparenz, einfache Prozessierbarkeit sowie hohe Flexibilität und Biegsamkeit erfüllen. In inorganic and / or organic (opto) electronics, in particular in organic (opto) electronics, there is therefore a particular need for flexible adhesive solutions which represent a permeation barrier for permeants such as oxygen and / or water vapor. In addition, there are a variety of other requirements for such (opto) -electronic devices. The flexible adhesive solutions are not only intended to achieve good adhesion between two substrates, but also to fulfill properties such as high shear strength and peel strength, chemical resistance, aging resistance, high transparency, easy processability and high flexibility and flexibility.
Ein nach dem Stand der Technik gängiger Ansatz ist deshalb, die elektronische Anordnung zwischen zwei für Wasserdampf und Sauerstoff undurchlässige Substrate zu legen. Anschließend erfolgt dann eine Versiegelung an den Rändern. Für unflexible Aufbauten werden Glas oder Metallsubstrate verwendet, die eine hohe Permeationsbarriere bieten, aber sehr anfällig für mechanische Belastungen sind. Ferner verursachen diese Substrate eine relativ große Dicke der gesamten Anordnung. Im Falle von Metallsubstraten besteht zudem keine Transparenz. A common approach in the art is therefore to place the electronic assembly between two water vapor and oxygen impermeable substrates. This is followed by a seal at the edges. For inflexible structures, glass or metal substrates are used which offer a high permeation barrier but are very susceptible to mechanical stress. Furthermore, these substrates cause a relatively large thickness of the entire assembly. In the case of metal substrates, there is also no transparency.
Für flexible Anordnungen hingegen kommen Flächensubstrate wie transparente oder nicht transparente Folien zum Einsatz, die auch mehrlagig ausgeführt sein können. Hierbei können sowohl Kombinationen aus verschieden Polymeren als auch anorganische oder organische Schichten verwendet werden. Der Einsatz solcher Flächensubstrate ermöglicht einen flexiblen, äußert dünnen Aufbau. For flexible arrangements, however, surface substrates such as transparent or non-transparent films are used, which can also be designed in multiple layers. Here, both combinations of different polymers as well inorganic or organic layers are used. The use of such surface substrates allows a flexible, extremely thin structure.
Für die verschiedenen Anwendungen sind grundsätzlich unterschiedlichste Substrate geeignet wie zum Beispiel Folien, Gewebe, Vliese und Papiere oder Kombinationen der genannten Materialien. For the various applications are fundamentally a variety of substrates suitable such as films, fabrics, nonwovens and papers or combinations of the materials mentioned.
Um eine möglichst gute Versiegelung zu erzielen, werden oft spezielle Barriereklebemassen verwendet. Eine gute Klebemasse für die Versiegelung von (opto-) elektronischen Bauteilen weist eine geringe Permeabilität gegen Sauerstoff und insbesondere gegen Wasserdampf auf, hat eine ausreichende Haftung auf der Anordnung und kann gut auf diese auffließen. Eine geringe Haftung auf der Anordnung verringert die Barrierewirkung an der Grenzfläche, wodurch ein Eintritt von Sauerstoff und Wasserdampf unabhängig von den Eigenschaften der Klebmasse ermöglicht wird. Nur wenn der Kontakt zwischen Masse und Substrat durchgängig ist, sind die Masseeigenschaften der bestimmende Faktor für die Barrierewirkung der Klebemasse. In order to achieve the best possible sealing, special barrier adhesives are often used. A good adhesive for the sealing of (opto) electronic components has a low permeability to oxygen and in particular to water vapor, has sufficient adhesion to the assembly and can flow well on this. Low adhesion to the assembly reduces the barrier effect at the interface, allowing oxygen and water vapor to enter regardless of the properties of the adhesive. Only if the contact between mass and substrate is continuous, the mass properties are the determining factor for the barrier effect of the adhesive.
Zur Charakterisierung der Barrierewirkung werden üblicherweise die Sauerstofftransmissionsrate OTR (Oxygen Transmission Rate) sowie die Wasserdampftransmissionsrate WVTR (Water Vapor Transmission Rate) angegeben. Die jeweilige Rate gibt dabei den flächen- und zeitbezogenen Fluss von Sauerstoff beziehungsweise Wasserdampf durch einen Film unter spezifischen Bedingungen von Temperatur und Partialdruck sowie gegebenenfalls weiterer Messbedingungen wie relativer Luftfeuchtigkeit an. Je geringer diese Werte sind, desto besser ist das jeweilige Material zur Kapselung geeignet. Die Angabe der Permeation basiert dabei nicht allein auf den Werten für WVTR oder OTR, sondern beinhaltet immer auch eine Angabe zur mittleren Weglänge der Permeation wie zum Beispiel die Dicke des Materials oder eine Normalisierung auf eine bestimmte Weglänge. Die Permeabilität P ist ein Maß für die Durchlässigkeit eines Körpers für Gase und/oder Flüssigkeiten. Ein niedriger P-Wert kennzeichnet eine gute Barrierewirkung. Die Permeabilität P ist ein spezifischer Wert für ein definiertes Material und einen definierten Permeanten unter stationären Bedingungen bei bestimmter Permeationsweglänge, Partialdruck und Temperatur. Die Permeabilität P ist das Produkt aus Diffusions-Term D und Löslichkeits-Term S: P = D * S Der Löslichkeitsterm S beschreibt vorliegend die Affinität einer Barriereklebemasse zum Permeanten. Im Fall von Wasserdampf wird beispielsweise ein geringer Wert für S von hydrophoben Materialen erreicht. Der Diffusionsterm D ist ein Maß für die Beweglichkeit des Permeanten im Barrierematerial und ist direkt abhängig von Eigenschaften, wie der Molekülbeweglichkeit oder dem freien Volumen. Oft werden bei stark vernetzten oder hochkristallinen Materialen für D relativ niedrige Werte erreicht. Hochkristalline Materialien sind jedoch in der Regel weniger transparent und eine stärkere Vernetzung führt zu einer geringeren Flexibilität. Die Permeabilität P steigt üblicherweise mit einer Erhöhung der molekularen Beweglichkeit an, etwa auch wenn die Temperatur erhöht oder der Glasübergangspunkt überschritten wird. To characterize the barrier effect, the oxygen transmission rate OTR (Oxygen Transmission Rate) and the water vapor transmission rate WVTR (Water Vapor Transmission Rate) are usually specified. The respective rate indicates the area- and time-related flow of oxygen or water vapor through a film under specific conditions of temperature and partial pressure and optionally other measurement conditions such as relative humidity. The lower these values are, the better the respective material is suitable for encapsulation. The specification of the permeation is based not only on the values for WVTR or OTR, but always includes an indication of the mean path length of the permeation such as the thickness of the material or a normalization to a certain path length. The permeability P is a measure of the permeability of a body to gases and / or liquids. A low P value indicates a good barrier effect. The permeability P is a specific value for a defined material and a defined permeant under steady state conditions at a given permeation path length, partial pressure and temperature. The permeability P is the product of diffusion term D and solubility term S: P = D * S The solubility term S here describes the affinity of a barrier adhesive to the permeant. For example, in the case of water vapor, a small value for S of hydrophobic materials is achieved. The diffusion term D is a measure of the mobility of the permeant in the barrier material and is directly dependent on properties such as molecular mobility or free volume. Often relatively low values are achieved for strongly cross-linked or highly crystalline D materials. However, highly crystalline materials tend to be less transparent and greater crosslinking results in less flexibility. The permeability P usually increases with an increase in molecular mobility, such as when the temperature is increased or the glass transition point is exceeded.
Ansätze, um die Barrierewirkung einer Klebemasse zu erhöhen, müssen die beiden Parameter D und S insbesondere berücksichtigen, im Hinblick auf den Einfluss auf die Durchlässigkeit von Wasserdampf und Sauerstoff. Zusätzlich zu diesen chemischen Eigenschaften müssen auch Auswirkungen physikalischer Einflüsse auf die Permeabilität bedacht werden, insbesondere die mittlere Permeationsweglänge und Grenzflächeneigenschaften (Auffließverhalten der Klebemasse, Haftung). Die ideale Barriereklebemasse weist geringe D-Werte und S-Werte bei sehr guter Haftung auf dem Substrat auf. Approaches to increase the barrier effect of an adhesive must take into account the two parameters D and S, in particular with regard to the influence on the permeability of water vapor and oxygen. In addition to these chemical properties, effects of physical influences on the permeability must also be considered, in particular the mean permeation path length and interfacial properties (flow behavior of the adhesive, adhesion). The ideal barrier adhesive has low D values and S values with very good adhesion to the substrate.
Ein geringer Löslichkeits-Term S ist meist unzureichend, um gute Barriereeigenschaften zu erreichen. Ein klassisches Beispiel dafür sind insbesondere Siloxan-Elastomere. Die Materialien sind äußerst hydrophob (kleiner Löslichkeits-Term), weisen aber durch ihre frei drehbare Si-0 Bindung (großer Diffusions-Term) eine vergleichsweise geringe Barrierewirkung gegen Wasserdampf und Sauerstoff auf. Für eine gute Barrierewirkung ist also eine gute Balance zwischen Löslichkeits-Term S und Diffusions-Term D notwendig. Derzeit werden vor allem Flüssigklebstoffe und Adhäsive auf Basis von Epoxiden als Barriereklebemassen verwendet (W098/21287 A1 ; US 4,051 , 195 A; US 4,552,604 A). A low solubility term S is usually insufficient to achieve good barrier properties. A classic example of this is in particular siloxane elastomers. The materials are extremely hydrophobic (small solubility term), but have a comparatively low barrier to water vapor and oxygen due to their freely rotatable Si-0 bond (large diffusion term). For a good barrier effect, therefore, a good balance between solubility term S and diffusion term D is necessary. Currently, especially liquid adhesives and adhesives based on epoxides are used as barrier adhesives (WO98 / 21287 A1, US 4,051, 195 A, US 4,552,604 A).
Diese haben durch eine starke Vernetzung einen geringen Diffusionsterm D. Ihr Haupteinsatzgebiet sind Randverklebungen starrer Anordnungen, aber auch mäßig flexible Anordnungen. Eine Aushärtung erfolgt thermisch oder mittels UV-Strahlung. Eine vollflächige Verklebung ist aufgrund des durch die Aushärtung auftreten Schrumpfes kaum möglich, da es beim Aushärten zu Spannungen zwischen Kleber und Substrat kommt, die wiederum zur Delaminierung führen können. Der Einsatz dieser flüssigen Klebstoffe birgt eine Reihe von Nachteilen. So können niedermolekulare Bestandteile (VOC - volatile organic Compound) die empfindlichen elektronischen Strukturen der Anordnung schädigen und den Umgang in der Produktion erschweren. Der Klebstoff muss aufwändig auf jeden einzelnen Bestandteil der Anordnung aufgebracht werden. Die Anschaffung von teuren Dispensern und Fixiereinrichtungen ist notwendig, um eine genaue Positionierung zu gewährleisten. Die Art der Auftragung verhindert zudem einen schnellen kontinuierlichen Prozess und auch durch den anschließend erforderlichen Laminationsschritt kann durch die geringe Viskosität das Erreichen einer definierten Schichtdicke und Verklebungsbreite in engen Grenzen erschwert sein. These have a low diffusion term D due to strong cross-linking. Their main application is edge bonding of rigid arrangements, but also moderately flexible arrangements. Curing takes place thermally or by means of UV radiation. A full-surface bonding is hardly possible due to the shrinkage caused by the curing, since it leads to tensions between adhesive and substrate during curing, which in turn can lead to delamination. The use of these liquid adhesives has a number of disadvantages. For example, low-molecular-weight components (VOCs) can damage the delicate electronic structures of the device and make it difficult to handle production. The adhesive must be applied consuming each individual component of the arrangement. The purchase of expensive dispensers and fixators is necessary to ensure accurate positioning. The type of application also prevents a rapid continuous process and also by the subsequently required lamination step, the achievement of a defined layer thickness and bond width can be made difficult within narrow limits by the low viscosity.
Des Weiteren weisen solche hochvernetzten Klebstoffe nach dem Aushärten nur noch eine geringe Flexibilität auf. Der Einsatz von thermisch-vernetzenden Systemen wird im niedrigen Temperaturbereich oder bei 2-Komponenten-Systemen durch die Topfzeit begrenzt, also die Verarbeitungszeit, bis zu der eine Vergelung stattgefunden hat. Im hohen Temperaturbereich und insbesondere bei langen Reaktionszeiten begrenzen wiederum die empfindlichen (opto-)elektronischen Strukturen die Verwendbarkeit derartiger Systeme - die maximal anwendbaren Temperaturen bei (opto-)elektronischen Strukturen liegen oft bei 90 °C, da bereits ab dieser Temperatur eine Vorschädigung eintreten kann. Insbesondere flexible Anordnungen, die organische Elektronik enthalten und mit transparenten Polymerfolien oder Verbunden aus Polymerfolien und anorganischen Schichten gekapselt sind, setzen hier enge Grenzen. Dies gilt auch für Laminierschritte unter großem Druck. Um eine verbesserte Haltbarkeit zu erreichen, ist hier ein Verzicht auf einen hoch temperaturbelastenden Schritt und eine Laminierung unter geringerem Druck von Vorteil. Furthermore, such highly crosslinked adhesives have only a low degree of flexibility after curing. The use of thermal-crosslinking systems is limited in the low temperature range or in 2-component systems by the pot life, ie the processing time to which a gelling has taken place. In the high temperature range and in particular in the case of long reaction times, in turn the sensitive (opto) electronic structures limit the usability of such systems - the maximum applicable temperatures for (opto) electronic structures are often 90 ° C., since pre-damage can already occur from this temperature , In particular, flexible arrangements which contain organic electronics and are encapsulated with transparent polymer films or composites of polymer films and inorganic layers have narrow limits here. This also applies to laminating under high pressure. In order to achieve an improved durability, here is a waiver of a high temperature-stress step and a lamination under lower pressure of advantage.
Vorteilhaft ist also der Einsatz von Haft- oder Heißschmelzklebern zur Versiegelung solcher (opto-)elektronischen Aufbauten. Die Verwendung von Haftklebemassen ist im Stand der Technik bekannt (zum Beispiel US 2006/0100299 A1 , WO 2007/087281 A1 , US 2005/0227082 A1 , DE 10 2008 047 964 A, DE 10 2008 060 1 13 A). Bevorzugt werden hierbei Haftklebemassen, die nach der Verklebung durch eingebrachte Energie (zum Beispiel als aktinische Strahlung oder Wärme) aktivierbar sind, eingesetzt (US 2006/0100299 A1 , WO 2007/087281 A1), da insbesondere durch eine durch die eingebrachte Energie herbeigeführte Vernetzungsreaktion die Barrierewirkung solcher Klebemassen verbessert werden kann. The use of adhesive or hot melt adhesives for sealing such (opto) electronic structures is therefore advantageous. The use of pressure-sensitive adhesives is known in the prior art (for example US 2006/0100299 A1, WO 2007/087281 A1, US 2005/0227082 A1, DE 10 2008 047 964 A, DE 10 2008 060 1 13 A). Prefers in this case, pressure-sensitive adhesives which can be activated after the bond by introduced energy (for example as actinic radiation or heat) are used (US 2006/0100299 A1, WO 2007/087281 A1), since the barrier effect is achieved in particular by a crosslinking reaction brought about by the introduced energy such adhesives can be improved.
Ebenso ist die Verwendung von Heißschmelzklebemassen im Stand der Technik bekannt. Vielfach werden hier Copolymere des Ethylens eingesetzt, zum Beispiel Ethylen-Ethylacetat (EEA), Ethylen-Acrylsäure-Copolymer (EAA), Ethylen-Butylacrylat (EBA) oder Ethylen-Methylacrylat (EMA). Insbesondere für Solarzellenmodule basierend auf Siliziumwafern werden in der Regel vernetzende Ethylen-Vinylacetat-(EVA)- Copolymere eingesetzt. Die Vernetzung findet dabei während des Versiegelungsprozesses unter Druck und bei Temperaturen oberhalb von etwa 120 °C statt. Dieser Prozess ist für viele auf organischen Halbleitern basierenden oder in Dünnschichtverfahren hergestellten (opto-)elektronischen Aufbauten aufgrund der hohen Temperaturen oder der mechanischen Belastung durch den Druck nachteilig. In JP 2002 260 847 A wird dieser Prozess aber auch für organische Leuchtdioden aufgezeigt. Likewise, the use of hot melt adhesives is known in the art. In many cases, copolymers of ethylene are used here, for example ethylene-ethyl acetate (EEA), ethylene-acrylic acid copolymer (EAA), ethylene-butyl acrylate (EBA) or ethylene-methyl acrylate (EMA). In particular, for solar cell modules based on silicon wafers crosslinking ethylene-vinyl acetate (EVA) - copolymers are generally used. The crosslinking takes place during the sealing process under pressure and at temperatures above about 120 ° C. This process is detrimental to many organic semiconductor-based or thin-film (opto) electronic structures because of high temperatures or mechanical stress due to pressure. In JP 2002 260 847 A, however, this process is also shown for organic light-emitting diodes.
Weitere Heißschmelzklebemassen auf der Basis von Blockcopolymeren oder funktionalisierten Polymeren sind in US 5,488,266 A, WO2008/036707 A2, WO 2003/002684 A, JP 2008 004 561 A, JP 2005 298 703 A und US 2004/0216778 A1 beschrieben. Auch bei solchen Heißschmelzklebemassen ist es bekannt, dass durch eine durch in Form von zum Beispiel aktinischer Strahlung oder Wärme eingebrachte Energie herbeigeführte Vernetzungsreaktion die Eigenschaften solcher Klebemassen verbessert werden können (zum Beispiel WO2008/036707 A, WO2003/002684 A, JP 2005 298 703 A, US 2004/0216778 A1). Further hot-melt adhesives based on block copolymers or functionalized polymers are described in US Pat. No. 5,488,266 A, WO2008 / 036707 A2, WO 2003/002684 A, JP 2008 004 561 A, JP 2005 298 703 A and US 2004/0216778 A1. It is also known in hot melt adhesives of this type that the properties of such adhesives can be improved by a crosslinking reaction brought about by energy introduced in the form of, for example, actinic radiation or heat (for example WO2008 / 036707 A, WO2003 / 002684 A, JP 2005 298 703 A , US 2004/0216778 A1).
Nachteilig an den im Stand der Technik verwendeten Haft- oder Heißschmelzklebemassen ist, dass bei nicht vorhandener Vernetzung die Barrierewirkung geringer ist als bei Epoxidklebern, insbesondere die Barriere gegen Sauerstoff, sowie die Kohäsion der Klebemasse bei höheren Temperaturen stark abfällt. Dadurch ist auch die Gefahr der Blasenbildung bei der Lagerung des Aufbaus in der Feuchte und Wärme erhöht. Als„Kohäsion" bezeichnet man üblicherweise den physikalischen Effekt, der den inneren Zusammenhalt eines Stoffes oder Stoffgemisches aufgrund intermolekularer und/oder intramolekularer Wechselwirkungen zur Folge hat. Die Kohäsionskräfte bestimmen somit die Zähflüssigkeit und Fließfähigkeit der Klebemasse, die sich etwa als Viskosität und als Scherstandzeit bestimmen lassen. Um die Kohäsion einer Klebemasse gezielt zu erhöhen, werden diese häufig einer zusätzlichen Vernetzung unterzogen, wofür der Klebemasse reaktive (und somit vernetzbare) Bestandteile oder andere chemische Vernetzer zugesetzt werden und/oder die Klebemasse als Nachbehandlung ionisierenden Strahlen ausgesetzt wird. A disadvantage of the adhesive or hot-melt adhesives used in the prior art is that in the absence of crosslinking, the barrier effect is lower than in epoxy adhesives, in particular the barrier to oxygen, and the cohesion of the adhesive drops sharply at higher temperatures. As a result, the risk of blistering during storage of the structure in the moisture and heat is increased. The term "cohesion" usually refers to the physical effect which results in the internal cohesion of a substance or mixture due to intermolecular and / or intramolecular interactions The cohesive forces thus determine the viscosity and flowability of the adhesive, which are determined, for example, as viscosity and shearing life In order to increase the cohesion of an adhesive in a targeted manner, these are frequently subjected to additional crosslinking, for which purpose reactive (and thus crosslinkable) constituents or other chemical crosslinkers are added to the adhesive and / or the adhesive is exposed to ionizing radiation as aftertreatment.
Als „Adhäsion" wird üblicherweise der physikalische Effekt bezeichnet, der den Zusammenhalt zweier miteinander in Kontakt gebrachter Phasen an ihrer Grenzfläche aufgrund dort auftretender intermolekularer Wechselwirkungen bewirkt. Die Adhäsion bestimmt somit das Anhaften der Klebemasse an der Substratoberfläche, die als Anfassklebrigkeit (dem so genannten„Tack") und als Klebkraft bestimmbar ist. Um die Adhäsion einer Klebemasse gezielt zu beeinflussen, werden der Klebemasse häufig Weichmacher und/oder klebkraftsteigernde Harze (so genannte„Tackifier") zugesetzt. Die klebtechnischen Eigenschaften einer Klebemasse werden in erster Linie von dem Verhältnis der adhäsiven und kohäsiven Eigenschaften bestimmt. So ist es beispielsweise für einige Anwendungen wichtig, dass die eingesetzten Klebemassen hochkohäsiv sind, also über einen besonders starken inneren Zusammenhalt verfügen. "Adhesion" usually refers to the physical effect which brings about the cohesion of two phases brought into contact with one another at their interface on the basis of intermolecular interactions occurring there, the adhesion thus determining the adhesion of the adhesive to the substrate surface, which is referred to as "tackiness". Tack ") and can be determined as adhesion. In order to influence the adhesion of an adhesive in a targeted manner, plasticizers and / or tackifying resins ("tackifiers") are often added to the adhesive The adhesive properties of an adhesive are determined primarily by the ratio of the adhesive and cohesive properties For example, it is important for some applications that the adhesives used are highly cohesive, ie have a particularly strong internal cohesion.
Wird die Klebemasse hingegen thermisch vernetzt, muss die Wärme durch den Aufbau hindurch zur Klebefuge transportiert werden. Dabei sind in der Regel Temperaturen notwendig, die die Gefahr einer Schädigung des elektronischen Aufbaus bergen. Es ist zudem schwierig, die Wärmeeinbringung auf den zu verklebenden Bereich zu begrenzen. Wird zum Beispiel die Wärme mit einem Heizstempel durch eine Polymerfolie hindurch eingebracht, muss der Heizstempel erheblich heißer sein, als die in der Klebefuge zu erreichende Temperatur, um die Heizzeit möglichst kurz zu halten. Dies kann sowohl die Polymerfolie und deren für diese Anwendungen oft erforderliche Barriereschicht schädigen wie auch durch lateralen Wärmefluss den elektronischen Aufbau. Die Schwierigkeit der örtlichen Begrenzung des Wärmeeintrags trifft insbesondere auf eine alternative Verfahrensweise zu, bei der die Wärme vor dem Zusammenfügen der Klebefuge eingebracht wird (zum Beispiel durch IR-Strahlung oder Konvektion mittels Heißgas). Strahlenvernetzende Haft- oder Heißschmelzklebemassen bergen wiederum den Nachteil der möglichen Strahlenschädigung des elektronischen Aufbaus und der Notwendigkeit der Strahlendurchlässigkeit eines Teils des Aufbaus. Da Bestandteile insbesondere organischer Elektronik und viele der eingesetzten Polymere häufig empfindlich gegen UV-Belastung sind, ist ein länger andauernder Außeneinsatz nicht ohne weitere zusätzliche Schutzmaßnahmen, etwa weitere Deckfolien, möglich. Diese können bei UV-härtenden Klebesystemen erst nach der UV-Härtung aufgebracht werden, was die Komplexität der Fertigung und die Dicke der Anordnung zusätzlich erhöht. Die Schwierigkeit der örtlichen Begrenzung der Energiebeaufschlagung trifft auch bei der Strahlenvernetzung zu. Der Einsatz von Masken würde zwar Abhilfe schaffen, ist aber in einer Serienproduktion technisch aufwändig. On the other hand, if the adhesive is thermally crosslinked, the heat has to be transported through the assembly to the glue joint. In this case, temperatures are usually required, which involve the risk of damage to the electronic structure. It is also difficult to limit the heat input to the area to be bonded. If, for example, the heat is introduced through a polymer film with a heating stamp, the heating stamp must be considerably hotter than the temperature to be reached in the glue joint in order to keep the heating time as short as possible. This can damage both the polymer film and its often required for these applications barrier layer as well as lateral heat flow the electronic structure. The difficulty of local limitation of the heat input applies in particular to an alternative procedure, in which the heat is introduced before joining the adhesive joint (for example by IR radiation or convection by means of hot gas). Radiation-crosslinking adhesives or hot-melt adhesives, in turn, have the disadvantage of possible radiation damage to the electronic structure and the need for radiation permeability of part of the structure. Since constituents, in particular organic electronics, and many of the polymers used are frequently sensitive to UV radiation, prolonged outdoor use is not possible without further additional protective measures, such as further cover films. In the case of UV-curing adhesive systems, these can only be applied after UV curing, which additionally increases the complexity of the production and the thickness of the arrangement. The difficulty of local limitation of the energization also applies to radiation crosslinking. The use of masks would indeed provide a remedy, but is technically complex in a series production.
In US 6,706,316 B2 wird das Ultraschall-Versiegeln von organischen Leuchtdioden durch Aufschmelzen einer niedrigschmelzenden Metalllegierung aufgezeigt. Hierzu wird zwischen Substrat und Abdeckung das Metall als Draht eingelegt und bei einem sehr hohem Druck zwischen 2900 und 14500 MPa unter Ultraschallbeaufschlagung verpresst. Aufgrund des metallischen Charakters des Versiegelungsmaterials müssen in der Klebefuge sehr hohe Temperaturen erzeugt werden. Zusammen mit dem zudem erforderlichen hohen Druck ist das Verfahren für polymere Substrate nicht anwendbar. In der Schrift selbst werden explizit nur Glas, Metall und Keramik beschrieben. Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit des Versiegelungsmaterials ist im Aufbau überdies eine elektrische Isolationsschicht notwendig. In US 6, 195, 142 B1 wird ein ähnlicher Versiegelungsprozess unter Verwendung eines Lotes aus niedrigschmelzendem Glas, Metall oder Liquid-Crystal-Polymer (LCP) beschrieben. Dieses weist ähnliche Nachteile wie das oben genannte Verfahren auf. Im Beispiel wird mit Glassubstrat und -abdeckung gearbeitet, die Beschallungszeit liegt bei sehr langen 20 bis 30 s. Hier wird PET als mögliches flexibles Substrat genannt, die Abdeckung ist aus Stahl oder Glas. Epoxidharz, Polyimidharz und andere makromolekulare Klebstoffe werden hier explizit als weniger geeignet herausgestellt. In US 6,706,316 B2, the ultrasonic sealing of organic light-emitting diodes by melting a low-melting metal alloy is shown. For this purpose, the metal is inserted as a wire between the substrate and cover and pressed at a very high pressure between 2900 and 14500 MPa with ultrasound. Due to the metallic nature of the sealing material very high temperatures must be generated in the adhesive joint. Together with the additionally required high pressure, the process is not applicable to polymeric substrates. The text itself explicitly describes only glass, metal and ceramics. Due to the electrical conductivity of the sealing material, an electrical insulation layer is also necessary in the structure. US Pat. No. 6,195,142 B1 describes a similar sealing process using a solder of low-melting glass, metal or liquid-crystal polymer (LCP). This has similar disadvantages as the above-mentioned method. The example uses glass substrate and cover, the sonication time is very long 20 to 30 s. Here PET is mentioned as a possible flexible substrate, the cover is made of steel or glass. Epoxy resin, polyimide resin and other macromolecular adhesives are explicitly found to be less suitable.
Die bei beiden Verfahren notwendigen hohen Temperaturen bergen zudem die Gefahr einer Schädigung des elektronischen Aufbaus durch Wärmeleitung, die zudem durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Substrat- beziehungsweise Abdeckmaterials gefördert wird. In US 6,803,245 B2 wird Ultraschallverbinden zur Kapselung einer elektronischen Anordnung als Alternative zu Klebverbindungen genannt, nicht jedoch zur Aktivierung von Klebstoffen. The high temperatures required in both methods also entail the risk of damage to the electronic structure due to heat conduction, which is also promoted by the high thermal conductivity of the substrate or covering material. US Pat. No. 6,803,245 B2 mentions ultrasonic bonding for encapsulating an electronic arrangement as an alternative to adhesive bonds, but not for activating adhesives.
In DE 103 09 607 A1 wird ein Verfahren zur Verkapselung von funktionellen Komponenten eines elektrischen Bauelements vorgeschlagen, bei dem eine über den funktionellen Komponenten angeordnete Verkapselung mittels Ultraschallschweißens mit einem Substrat dicht verbunden wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, vor dem Ultraschallschweißen zwischen dem Substrat und der Verkapselung ein abdichtendes, ultraschallschweißbares Material anzuordnen. Bevorzugt wird aber, dass sowohl das Substrat wie auch die Verkapselung aus verschweißbaren thermoplastischen Kunststoffen bestehen, die selbst miteinander mittels Ultraschall verschweißt werden können. Nachteilig beim Ultraschallschweißen ist, dass wie bei allen Schweißverfahren beide Verbindungspartner an ihrer Grenzfläche in den schmelzeflüssigen Zustand überführt werden müssen, um die für eine Schweißverbindung typische molekulare Durchdringung (Interdiffusion) der Stoffe zu ermöglichen. Sollte diese molekulare Durchdringung aufgrund von Unverträglichkeiten der Materialien nicht möglich sein, werden oft Schweißhilfsmittel an der Fügefläche eingesetzt. Dieses wird beim Schweißen in der Regel komplett in den schmelzeflüssigen Zustand überführt und kann an beiden Grenzflächen mit den ebenfalls schmelzeförmigen Grenzflächen der Fügepartner interdiffundieren. Insofern unterscheidet sich das Ultraschallschweißen nicht von anderen Schweißverfahren. Nachteilig daran ist, dass die Fügepartner hier in ihrer Grenzfläche oder bei dünnen Folien sogar in ihrem gesamten Querschnitt geschädigt werden. Dies ist insbesondere bei zur Verkapselung eingesetzten, mit anorganischen Barriereschichten versehenen Polymerfolien der Fall, so dass an der Schweißstelle die Gefahr einer Undichtigkeit entsteht. DE 103 09 607 A1 proposes a method for encapsulating functional components of an electrical component in which an encapsulation arranged above the functional components is tightly connected to a substrate by means of ultrasonic welding. In an advantageous embodiment of the method, it is possible to arrange a sealing, ultrasonically weldable material between the substrate and the encapsulation prior to ultrasonic welding. However, it is preferred that both the substrate and the encapsulation consist of heat-sealable thermoplastics which themselves can be welded together by means of ultrasound. A disadvantage of ultrasonic welding is that, as with all welding processes, both bonding partners have to be converted into the molten state at their interface in order to enable the typical molecular penetration (interdiffusion) of the substances for a welded joint. Should this molecular penetration not be possible due to incompatibilities of the materials, welding aids are often used at the joint surface. This is usually completely transferred to the molten state during welding and can interdiffuse at both interfaces with the likewise melt-shaped interfaces of the joining partners. In this respect, ultrasonic welding does not differ from other welding processes. The disadvantage of this is that the joining partners are damaged here in their interface or thin films even in their entire cross-section. This is the case in particular for polymer foils used for encapsulation and provided with inorganic barrier layers, so that the risk of leakage at the weld is created.
Das abdichtende Material in DE 103 09 607 A1 kann dabei ausgewählt sein aus Glasloten und Klebstoffen, wobei bei Klebstoffen Epoxidharz explizit genannt wird. Nachteil der Verwendung von Klebstoffen wie Epoxidharz ist die Notwendigkeit, die in fluider oder pastöser Form vorliegenden Klebstoffe genau zu dosieren und ein Verfließen des Klebstoffs während des Ultraschallschweißens zu vermeiden. Da beim Ultraschallschweißen ein hoher Druck aufgebracht werden muss, um die Schallenergie in den Aufbau einzuleiten, ist ein Ausquetschen des Flüssigklebers aus der Schweißfuge kaum zu vermeiden. Weiterhin kann das abdichtende Material ausgewählt sein aus flexiblen, organischen Polymerfolien oder thermoplastischen Kunststoffen, die als Schweißhilfsmittel eingesetzt werden. Die Auswahl ist hier im Gegensatz zu den oben angeführten Klebstoffen nach der Verträglichkeit des abdichtenden Materials mit den beiden Fügepartnern zu treffen, damit eine Interdiffusion gewährleistet ist. Somit ist sie stark eingeschränkt. Weiterhin besteht bei diesem Verfahren die oben bereits beschriebene Gefahr der Schädigung des Verkapselungsmaterials. The sealing material in DE 103 09 607 A1 can be selected from glass solders and adhesives, with epoxy resins being explicitly mentioned in the case of adhesives. Disadvantage of the use of adhesives such as epoxy resin is the need to accurately meter the present in fluid or pasty form adhesives and to avoid flow of the adhesive during ultrasonic welding. Since a high pressure has to be applied during ultrasonic welding in order to introduce the sound energy into the structure, squeezing out of the liquid adhesive from the welding joint can hardly be avoided. Furthermore, the sealing material can be selected from flexible, organic polymer films or thermoplastics, which are used as welding aids. The choice here, in contrast to the above-mentioned adhesives to meet the compatibility of the sealing material with the two joining partners, so that an interdiffusion is guaranteed. Thus, it is severely limited. Furthermore, in this method, the above-described risk of damage to the encapsulation material.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Kapselung einer elektronischen Anordnung gegen Permeanten, insbesondere Wasserdampf und Sauerstoff, anzugeben, dass einfach und schnell durchführbar ist und mit dem gleichzeitig eine gute Kapselung erzielt wird. Ferner soll die Lebensdauer von (optoelektronischen Anordnungen durch die Verwendung einer geeigneten, insbesondere flexiblen, Klebemasse erhöht werden. Object of the present invention is to provide an improved method for encapsulating an electronic device against permeants, in particular water vapor and oxygen, indicate that is easy and fast to perform and with the same time a good encapsulation is achieved. Furthermore, the life of (optoelectronic arrangements should be increased by the use of a suitable, in particular flexible, adhesive.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, wie es im Hauptanspruch niedergelegt ist. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen. This problem is solved by a method as laid down in the main claim. Advantageous embodiments of the method are the subject of dependent claims.
Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kapselung einer elektronischen Anordnung gegen Permeanten, bei dem Accordingly, the invention relates to a method for encapsulating an electronic device against permeants, in which
• ein Flächengebilde, umfassend zumindest eine thermisch aktivierbare Haft- oder Heißschmelzklebemasse bereitgestellt wird und  A sheet comprising at least one thermally activatable adhesive or hot-melt adhesive is provided, and
• das Flächengebilde zumindest um die zu kapselnden Bereiche der elektronischen Anordnung auf einem die elektronische Anordnung tragenden/umfassenden Substrat appliziert wird,  The sheet is applied at least to the areas of the electronic arrangement to be encapsulated on a substrate carrying the electronic arrangement,
• die elektronische Anordnung und die diese zumindest umgebende Klebemasse mit einer Abdeckung versehen wird, wobei die Klebemasse mit der Abdeckung in • the electronic device and the at least surrounding adhesive is provided with a cover, wherein the adhesive with the cover in
Kontakt gebracht wird und Contact is brought and
• die Klebemasse sodann zumindest in einem Teilbereich ihrer Fläche thermisch aktiviert wird, so dass ein Verbund zumindest mit Substrat und Abdeckung gebildet wird, wobei die zur Aktivierung erforderliche Wärme im Wesentlichen in dem die Klebemasse zumindest umfassenden Flächengebilde selbst oder in den Grenzflächen der Klebemasse zu Substrat und/oder Abdeckung erzeugt wird. In einem alternativen Verfahren zur Kapselung einer elektronischen Anordnung gegen Permeanten wird die elektronische Anordnung mit einer Abdeckung versehen, die jene zumindest umgebende Klebemasse trägt, wobei die Klebemasse zumindest mit dem Substrat in Kontakt gebracht wird. Als Kapselung wird vorliegend nicht nur ein vollumfänglicher Einschluss mit dem genannten Flächengebilde bezeichnet, sondern auch bereits eine bereichsweise Applikation des Flächengebildes auf den zu kapselnden Bereichen der (opto)- elektronischen Anordnung, beispielsweise eine einseitige Überdeckung oder eine Umrahmung einer elektronischen Struktur. The adhesive is then thermally activated at least in a partial area of its surface, so that a composite is formed at least with the substrate and cover, wherein the heat required for activation is generated substantially in the sheet at least comprising the sheet itself or in the boundary surfaces of the adhesive to the substrate and / or cover. In an alternative method for encapsulating an electronic device against permeants, the electronic device is provided with a cover which carries those at least surrounding adhesive, wherein the adhesive is at least brought into contact with the substrate. In the present case, encapsulation is not only a complete enclosure with the aforementioned fabric, but also already a regional application of the fabric to the areas of the (opto) electronic arrangement to be encapsulated, for example a one-sided overlap or a framing of an electronic structure.
Als Permeanten im Sinne der vorliegenden Schrift werden solche chemischen Substanzen (zum Beispiel Atome, Ionen, Moleküle usw.) bezeichnet, die in eine Anordnung oder in ein Bauteil, insbesondere in eine elektronische oder optoelektronische Anordnung oder in ein entsprechendes Bauteil, eindringen können und hier insbesondere zu Funktionsstörungen führen können. Das Eindringen kann beispielsweise durch das Gehäuse oder die Ummantelung selbst erfolgen, insbesondere aber auch durch Öffnungen im Gehäuse beziehungsweise der Ummantelung oder durch Nahtstellen, Verklebungsstellen, Schweißstellen oder dergleichen. Als Gehäuse beziehungsweise Ummantelung in diesem Sinne werden die Bauteile verstanden, die die empfindlichen Bauteile ganz oder teilweise umschließen und neben ihrer mechanischen Funktion insbesondere zu deren Schutz vorgesehen sind. For the purposes of the present specification, permeantes are chemical substances (for example atoms, ions, molecules, etc.) which can penetrate into an arrangement or into a component, in particular into an electronic or optoelectronic arrangement or into a corresponding component, and here especially can lead to malfunction. The penetration can take place, for example, through the housing or the casing itself, but in particular also through openings in the housing or the casing or through seams, gluing points, welds or the like. As housing or casing in this sense, the components are understood to enclose the sensitive components in whole or in part and are provided in addition to their mechanical function, in particular to protect them.
Permeanten im Sinne der vorliegenden Schrift sind insbesondere niedermolekulare organische oder anorganische Verbindungen, zum Beispiel Wasserstoff (H2), ganz besonders Sauerstoff (02) und Wasser (H20). Die Permeanten können insbesondere gasförmig oder in Dampfform vorliegen. Permeants for the purposes of the present specification are in particular low molecular weight organic or inorganic compounds, for example hydrogen (H 2 ), very particularly oxygen (0 2 ) and water (H 2 0). The permeants may in particular be in gaseous form or in vapor form.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass die im Folgenden ausführlicher erläuterten Maßnahmen zur Erzeugung von Wärme innerhalb der Klebemasse keinen nachteiligen Effekt auf die elektronische Anordnung ausüben, insbesondere diese selbst nicht nennenswert erwärmen oder gar schädigen. Dabei wird bei dem hier beanspruchten Verfahren in Gegensatz zum im Abschnitt [0008] der DE 103 09 607 A1 beschriebenen Stand der Technik sogar das gesamte Volumen der Klebemasse aufgeheizt, um die Verklebung herzustellen beziehungsweise zu festigen. Weiterhin kann durch das vorgeschlagene Verfahren die Qualität der Verkapselung gegenüber konventionellen Erwärmungsverfahren überraschend deutlich verbessert werden. The present invention is based on the surprising finding that the measures explained below in more detail for generating heat within the adhesive do not exert any disadvantageous effect on the electronic arrangement, in particular not themselves appreciably heat or even damage them. It will in contrast to the prior art described in the section [0008] of DE 103 09 607 A1, in the method claimed here, even the entire volume of the adhesive is heated in order to produce or consolidate the bond. Furthermore, the quality of the encapsulation compared to conventional heating methods can be surprisingly improved significantly by the proposed method.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass die Wärme im Wesentlichen auf die Fläche der Verklebung begrenzt bleibt. Da die Wärme in dem Flächengebilde selbst erzeugt wird, braucht nur bis zur Aktivierungstemperatur erwärmt zu werden. Auf Temperaturgradienten und damit Übertemperaturen, die bei auf Wärmeleitung, - Strahlung- oder Konvektion beruhenden Verfahren zum zügigen Wärmeübergang notwendig sind, kann weitgehend verzichtet werden. Damit können die Aufheizzeiten kurz gehalten und der laterale Wärmefluss - vor allem in Richtung des elektronischen Bauelements - stark begrenzt werden. It is advantageous in the method according to the invention that the heat is essentially limited to the surface of the bond. Since the heat is generated in the fabric itself, it only needs to be heated to the activation temperature. It is largely possible to dispense with temperature gradients and thus excess temperatures, which are necessary in the case of rapid heat transfer processes based on heat conduction, radiation or convection. Thus, the heating times can be kept short and the lateral heat flow - especially in the direction of the electronic component - be severely limited.
Weiterhin vorteilhaft ist, dass seitens des elektronischen Aufbaus sowie des Substrats wie auch der Abdeckung keine besonderen Maßnahmen zur Erzeugung der Wärme getroffen werden müssen, also etwa Kontaktierungen zur Zufuhr von elektrischem Strom, sondern dies allein durch Hinzufügen des die Klebemasse enthaltenden Flächengebildes in Zusammenspiel mit den äußeren technischen Maßnahmen zur Erzeugung der Wärme innerhalb der Klebemasse erreicht wird. Another advantage is that the electronic structure and the substrate as well as the cover no special measures for generating the heat must be taken, so as contacts for supplying electric power, but this alone by adding the adhesive containing the fabric in conjunction with the external technical measures to generate the heat within the adhesive is achieved.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche geeignete Mechanismen bekannt, mittels derer sich eine Erzeugung von Wärme im Flächengebilde selbst realisieren lässt, etwa als Erwärmen mittels einer exothermen chemischen Reaktion oder eines physikalischen Phasenübergangs (zum Beispiel einer Kristallisation), durch elektrische Widerstandsheizung, durch Absorption aktinischer Strahlung, durch magnetische Induktion oder infolge einer Wechselwirkung mit hochfrequenten elektrischen Feldern wie zum Beispiel Mikrowellenstrahlung. Various suitable mechanisms are known from the prior art, by means of which a generation of heat in the fabric itself can be realized, such as heating by means of an exothermic chemical reaction or a physical phase transition (for example, a crystallization), by electrical resistance heating, by absorption of actinic Radiation, by magnetic induction or due to an interaction with high-frequency electric fields such as microwave radiation.
Dabei weisen chemische Reaktionen und physikalische Phasenübergänge in der Regel eine zur technisch nutzbaren Aktivierung von Klebemassen kaum ausreichende spezifische (volumengezogene) Wärmeerzeugung auf. Elektrische Widerstandsheizungen benötigen definiert elektrisch leitfähige Materialien als Bestandteil des Flächengebildes (zum Beispiel in die Klebemasse eingebrachte Leiter oder eine leitfähige Klebemasse) sowie einen äußeren Kontakt zum Zuführen des elektrischen Stroms. Hochfrequenzerwärmung sowie Mikrowellenerwärmung benötigen speziell angepasste Materialien innerhalb des Flächengebildes oder entsprechend speziell angepasste Klebemassen (zum Beispiel auf der Basis von Polyamid oder Polyvinylchlorid), die einen auf die Frequenz abgestimmten, genügend hohen dielektrischen Verlustfaktor aufweisen. Dies schränkt die Materialauswahl deutlich ein. Weiterhin ist es bei der Mikrowellenerwärmung schwierig, die Strahlung auf den zu erwärmenden Bereich zu begrenzen. Die Gefahr, dass die elektronische Anordnung durch die Mikrowellen geschädigt wird, ist groß. In this case, chemical reactions and physical phase transitions generally have a specific (volume-drawn) heat generation that is barely sufficient for the technically usable activation of adhesives. electrical Resistance heaters require defined electrically conductive materials as part of the sheet (for example, in the adhesive introduced conductor or a conductive adhesive) and an external contact for supplying the electrical current. High-frequency heating and microwave heating require specially adapted materials within the fabric or correspondingly specially adapted adhesives (for example based on polyamide or polyvinyl chloride) which have a frequency-matched, sufficiently high dielectric loss factor. This significantly limits the material selection. Furthermore, with microwave heating, it is difficult to confine the radiation to the area to be heated. The danger that the electronic device is damaged by the microwaves is great.
Besonders vorteilhaft wird daher die Wärme im zumindest die Klebemasse enthaltenden Flächengebilde durch Ultraschall erzeugt. Dieses Verfahren ist für andere Anwendungen aus der WO 2009/021801 A1 bekannt. Therefore, it is particularly advantageous for the heat to be generated by ultrasound in the sheet material containing at least the adhesive. This method is known for other applications from WO 2009/021801 A1.
Das Ultraschallschweißen ist ein Verfahren zum Fügen von Kunststoffen. Dabei können ohne ein entsprechendes Verbindungselement grundsätzlich nur thermoplastische Kunststoffe geschweißt werden. Dies ergibt dauerhafte Verbindungen auch nur, wenn die thermoplastischen Kunststoffe genügend miteinander verträglich sind. Sollen unverträgliche oder nicht-thermoplastische Materialien miteinander verbunden werden, ist es bekannt, eine die stoffschlüssige Verbindung herstellende Schweißhilfsmittel, zum Beispiel eine Polymerfolie zwischen die Fügepartner zu platzieren. Wie bei anderen Schweißverfahren muss an der Schweiß- beziehungsweise Klebestelle das Material durch Zuführen von Energie aktiviert, zum Beispiel aufgeschmolzen, werden. Beim Ultraschallschweißen wird die notwendige Energie durch eine hochfrequente mechanische Schwingung erzeugt. Das Hauptmerkmal dieses Verfahrens ist, dass die zum Schweißen notwendige Energie in der Schweißfuge durch Molekular- und/oder Grenzflächenreibung oder -Schwingungen in den Bauteilen beziehungsweise im Schweißhilfsmittel entsteht. Ultrasonic welding is a process for joining plastics. In principle, only thermoplastics can be welded without a corresponding connecting element. This results in permanent connections only if the thermoplastics are sufficiently compatible with each other. If incompatible or non-thermoplastic materials are to be connected to one another, it is known to place a welding aid producing the cohesive connection, for example a polymer film, between the joining partners. As with other welding processes, the material must be activated, for example melted, by applying energy at the weld or splice. In ultrasonic welding, the necessary energy is generated by a high-frequency mechanical vibration. The main feature of this method is that the energy required for welding in the weld joint is created by molecular and / or boundary surface friction or vibrations in the components or in the welding aid.
Im hier vorgeschlagenen Verfahren wird eine Ultraschallerwärmung der Klebemasse vorgenommen. Im Gegensatz zum Ultraschallschweißen entsteht dabei die Wärme weniger an den Grenzflächen sondern im Wesentlichen durch Hystereseverluste im Material der Klebemasse selbst, was durch einen hohen mechanischen Dämpfungskoeffizienten tan δ begünstigt wird. In the method proposed here, an ultrasonic heating of the adhesive is carried out. In contrast to ultrasonic welding, the heat is produced less at the interfaces but essentially due to hysteresis losses in the Material of the adhesive itself, which is favored by a high mechanical damping coefficient tan δ.
Das hierzu erforderliche Ultraschallgerät besteht im Wesentlichen aus den Baugruppen: The ultrasound device required for this purpose essentially consists of the assemblies:
· Generator  · Generator
• Schwinggebilde (Sonotrode)  • oscillating structure (sonotrode)
• Amboss  • anvil
Erzeugt wird die Ultraschallfrequenz mit Hilfe des Generators. Dieser wandelt die Netzspannung in eine Hochspannung und Hochfrequenz um. Durch ein geschirmtes Kabel wird die elektrische Energie zu einem Ultraschall-Wandler, dem so genannten Konverter übertragen. Der Konverter arbeitet in der Regel nach dem piezoelektrischen Effekt, bei dem die Eigenschaft bestimmter Kristalle, die sich bei angelegtem elektrischem Wechselfeld ausdehnen und zusammenziehen, genutzt wird. Hierdurch entstehen mechanische Schwingungen, die über ein Amplitudentransformationsstück auf die Sonotrode (das so genannte Schweißhorn) übertragen werden. Die Amplitude der Schwingung kann durch das Amplitudentransformationsstück in ihrer Größe beeinflusst werden. Die Schwingungen werden in der Regel unter einem Druck von 2 bis 5 MPa auf ein zwischen der Sonotrode und einem als Gegenstück dienenden Amboss eingespannten Werkstück übertragen, wobei die zum Aktivieren notwendige Wärme erzeugt wird. The ultrasonic frequency is generated by means of the generator. This converts the mains voltage into a high voltage and high frequency. Through a shielded cable, the electrical energy is transferred to an ultrasonic transducer, the so-called converter. The converter usually works according to the piezoelectric effect, which exploits the property of certain crystals that expand and contract when the alternating electric field is applied. This results in mechanical vibrations, which are transmitted via an amplitude transformation piece to the sonotrode (the so-called welding horn). The amplitude of the oscillation can be influenced by the amplitude transformation piece in size. The vibrations are typically transmitted under pressure of 2 to 5 MPa to a workpiece clamped between the sonotrode and a counterpart anvil, producing the heat necessary to activate.
Durch die örtliche Temperaturerhöhung beginnt der Kleber zu erweichen, und der mechanische Dämpfungskoeffizient steigt. Die Zunahme des Dämpfungskoeffizienten führt zu weiterer Wärmeerzeugung, was den Effekt einer sich selbst beschleunigenden Reaktion gewährleistet. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß der Kleber sehr schnell aktiviert, was zu sehr geringen Zykluszeiten und dadurch oft hoher Wirtschaftlichkeit beiträgt. Vorteilhaft ist weiterhin, dass sich die Erwärmung geometrisch sehr klar begrenzen lässt, da sie nur im Bereich der im Kontakt mit dem Verbund befindlichen Sonotrodenfläche auftritt. Nach dem Auskühlen ist die Klebverbindung fest. Da die Sonotrode dauerhaft Ultraschallschwingungen ausgesetzt ist, sind die Anforderungen an das Material sehr hoch. Meistens wird daher carbidbeschichtetes Titan eingesetzt. Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch sehr geringe Beschallungszeiten und dadurch oft hohe Wirtschaftlichkeit. Bevorzugte Beschallungszeiten liegen daher im Bereich von 0, 1 bis 3 s. Due to the local temperature increase, the adhesive begins to soften, and the mechanical damping coefficient increases. The increase in the damping coefficient leads to further heat generation, which ensures the effect of a self-accelerating reaction. In this way, the adhesive is activated very quickly according to the invention, which contributes to very low cycle times and thus often high efficiency. A further advantage is that the heating can be geometrically very clearly limited, since it occurs only in the area of the sonotrode surface in contact with the composite. After cooling, the adhesive bond is firm. Since the sonotrode is permanently exposed to ultrasonic vibrations, the demands on the material are very high. In most cases, carbide-coated titanium is therefore used. This method is characterized by very low sounding times and thus often high efficiency. Preferred sounding times are therefore in the range of 0.1 to 3 s.
Um kurze Beschallungszeiten zu ermöglichen ist es vorteilhaft, eine Leistung von mehr als 3 W/mm2 Verklebungsfläche einzustellen. In order to enable short sounding times, it is advantageous to set a power of more than 3 W / mm 2 bonding surface.
Dadurch dass letztendlich das Flächengebilde die permanente Verbindung zwischen Substrat und Abdeckung bewirkt, können zudem auch beliebige, voneinander unterschiedliche Materialien mittels eines derartigen Verfahrens miteinander verbunden werden In addition, as a result of the fact that ultimately the fabric causes the permanent connection between the substrate and the cover, it is also possible for any materials which differ from one another to be connected to one another by means of such a method
Überraschend zeigt sich, dass, auch wenn sich die elektronische Anordnung unterhalb der Sonotrode - aber nicht im Kontakt mit der Sonotrode - befindet, keine Beeinträchtigung der elektronischen Anordnung auftritt. Dieser Fall tritt zum Beispiel regelmäßig auf, wenn zum Beispiel die in Berührung mit dem Verbund befindliche Sonotrodenfläche rahmenförmig ausgebildet ist und in der Mitte des Rahmens eine Vertiefung in die Sonotrodenendfläche eingearbeitet ist, so dass der Bereich des Verbunds, in dem sich die elektronische Anordnung befindet, beim Aufdrücken der Sonotrode nicht in Kontakt zur Sonotrode treten kann. Surprisingly, it appears that, even if the electronic device is located below the sonotrode - but not in contact with the sonotrode - no impairment of the electronic arrangement occurs. For example, this case occurs regularly when, for example, the sonotrode surface in contact with the composite is frame-shaped and a depression is made in the center of the frame in the sonotrode end surface so that the region of the assembly in which the electronic assembly is located , when pressing the sonotrode can not come into contact with the sonotrode.
Um die in Kontakt mit der Sonotrode befindliche Oberfläche der Abdeckung vor mechanischer Beschädigung zu schützen wird bevorzugt eine Schutzfolie (Opferfolie) zwischen Abdeckung und Sonotrode eingebracht oder die Sonotrode selbst auf ihrer Kontaktfläche mit einem elastomeren oder viskoelastischen Werkstoff beschichtet. In order to protect the surface of the cover in contact with the sonotrode from mechanical damage, a protective foil (sacrificial foil) is preferably introduced between the cover and the sonotrode or the sonotrode itself is coated on its contact surface with an elastomeric or viscoelastic material.
Um die Gefahr von Oberflächenschädigungen möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, eine Leistung von weniger als 0,5 W/mm2 Verklebungsfläche einzustellen. Um einerseits die Gefahr von Oberflächenschädigungen gering zu halten, andererseits aber auch möglichst kurze Beschallungszeiten zu ermöglichen, ist es bevorzugt, eine Leistung zwischen 0,5 und 3 W/mm2 Verklebungsfläche einzustellen. Bevorzugte Ultraschallenergien, die sich aus dem Produkt von Beschallungszeit und eingebrachter Leistung ergeben, liegen demnach zwischen 0,05 J/mm2 und 9 J/mm2 Verklebungsfläche. In order to minimize the risk of surface damage, it is advantageous to set a power of less than 0.5 W / mm 2 bonding surface. On the one hand to keep the risk of surface damage low, but on the other hand to allow the shortest possible Beschallungszeiten, it is preferred to set a power between 0.5 and 3 W / mm 2 bonding surface. Accordingly, preferred ultrasonic energies, which result from the product of the sonication time and power applied, are between 0.05 J / mm 2 and 9 J / mm 2 bond area.
In einer besonders bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird die Ultraschallenergie in einem durchlaufenden Prozess über eine abrollbare Sonotrode eingebracht. Die entsprechende Beschallungstechnologie ist im Bereich des Ultraschallschweißens bekannt. In a particularly preferred embodiment of the method, the ultrasonic energy is introduced in a continuous process via a roll-off sonotrode. The corresponding sound technology is known in the field of ultrasonic welding.
Weiterhin besonders vorteilhaft wird die Wärme im zumindest die Klebemasse enthaltenden Flächengebilde durch magnetische Induktion erzeugt. Dieses Verfahren ist für andere Anwendungen aus EP 1 453 360 A2 bekannt. With particular advantage, the heat is generated in the at least the adhesive-containing sheet by magnetic induction. This method is known for other applications from EP 1 453 360 A2.
Im Vergleich zur Ultraschallerwärmung hat die Induktionserwärmung den Vorteil, dass das Erwärmen des Flächengebildes keinen direkten und unmittelbaren Kontakt des Flächengebildes beziehungsweise der Abdeckung oder des Substrats mit der externen Erhitzungsvorrichtung erfordert, es kann vielmehr sogar berührungsfrei durchgeführt werden. Insofern kann das erfindungsgemäße Inkontaktbringen des Flächengebildes mit Substrat und Abdeckung auch zum Beispiel durch loses Aufeinanderlegen der Schichten erfolgen. Eine Kraftaufbringung (Verpressung der Klebefuge) zur Herstellung einer festeren und dauerhafteren Verbindung kann dann in einem nachfolgenden Schritt erfolgen. In comparison with ultrasonic heating, induction heating has the advantage that heating the sheet does not require direct and direct contact of the sheet or the cover or the substrate with the external heating device, rather it can even be carried out without contact. In this respect, the contacting of the fabric with substrate and cover according to the invention can also take place, for example, by laying the layers loose one on top of the other. A force application (pressing of the adhesive joint) to produce a firmer and more durable connection can then take place in a subsequent step.
Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens ist es weiterhin, dass der Induktor in zumindest einem Presswerkzeug integriert ist, da hiermit das Induktionsfeld sehr nahe an die Verklebungsstelle herangebracht werden kann und auch räumlich auf diese begrenzt werden kann. An advantageous variant of the method is furthermore that the inductor is integrated in at least one pressing tool, since hereby the induction field can be brought very close to the bonding point and also spatially limited to this.
Unterschiedliche Effekte können zur Erwärmung im Magnet-Wechselfeld beitragen: Besitzt der Körper, der zum Erwärmen in das Wechselfeld eingebracht wird, elektrisch leitende Bereiche, so werden durch das Magnet-Wechselfeld in diesen Bereichen Wirbelströme induziert. Weisen die Bereiche dabei einen von Null verschiedenen elektrischen Widerstand auf, so resultieren die dabei auftretenden Wirbelstrom- Leitungsverluste im Auftreten von Joulescher Wärme (Stromwärme). Damit sich derartige Wirbelströme überhaupt ausbilden können, müssen die elektrisch leitfähigen Bereiche allerdings eine Mindestgröße besitzen; diese ist umso größer, je geringer die Frequenz des von außen angelegten Magnet-Wechselfeldes ist. Different effects can contribute to the heating in the alternating magnetic field: If the body, which is introduced into the alternating field for heating, electrically conductive areas, so are by the magnetic alternating field in these areas Eddy currents induced. If the regions have a non-zero electrical resistance, the resulting eddy current conduction losses result in the occurrence of Joule heat (current heat). However, in order for such eddy currents to be able to form, the electrically conductive areas must have a minimum size; this is the greater, the lower the frequency of the externally applied magnetic alternating field.
Besitzt der Körper, der zum Erwärmen in das Wechselfeld eingebracht wird, jedoch ferromagnetische Bereiche, so richten sich die Elementarmagnete dieser Bereiche jeweils parallel zum äußeren Magnet-Wechselfeld aus. Die während der Änderung des äußeren Magnetfelds auftretenden Hystereseverluste (Ummagnetisierungsverluste) haben ebenfalls eine Erwärmung des Körpers zur Folge. Je nach dem Material des in das Magnet-Wechselfeld eingebrachten Körpers können beide Effekte gemeinsam zur Erwärmung des Körpers beitragen (etwa bei ferromagnetischen Metallen wie Eisen, Nickel und Kobalt oder bei ferromagnetischen Legierungen wie Mu-Metall und Alnico) oder aber jeweils nur einer dieser beiden Effekte zum Erwärmen beitragen (etwa nur Wirbelströme bei nicht-ferromagnetischen Metallen wie Aluminium oder nur Hysterese bei elektrisch wenig leitenden Materialien wie Eisenoxidpartikeln). Werden hitzeaktiviert verklebbare Flächengebilde durch induktives Erwärmen thermisch aktiviert, so werden dafür in der Regel Flächengebilde eingesetzt, die eine hitzeaktiviert verklebende Klebemasse enthalten, die an den Seitenflächen einer elektrisch leitenden Schicht angeordnet ist, etwa einer Flächenstruktur mit einer Folie aus einem Metall oder einem metallisierten Polymer, einer durchbrochenen Metallfolie, einem Drahtnetz, einem flächig ausgebreiteten Streckmetall, einem Metallvlies oder Metallfasern. Die letzteren diskontinuierlichen Flächenstrukturen bieten dabei den Vorteil, dass die Klebemasse durch die Öffnungen in der jeweiligen Flächenstruktur hindurchtreten kann und dadurch den inneren Zusammenhalt des Flächengebildes insgesamt verbessert, was dann allerdings auf Kosten einer Abnahme der Effizienz der Erwärmung geschieht. However, if the body, which is introduced into the alternating field for heating, has ferromagnetic regions, then the elementary magnets of these regions align in each case parallel to the external alternating magnetic field. The hysteresis losses (re-magnetization losses) occurring during the change of the external magnetic field also result in a heating of the body. Depending on the material of the introduced into the magnetic field alternating body both effects can contribute together to the heating of the body (such as ferromagnetic metals such as iron, nickel and cobalt or ferromagnetic alloys such as Mu metal and Alnico) or only one of these two Effects contribute to heating (such as only eddy currents in non-ferromagnetic metals such as aluminum or only hysteresis in electrically less conductive materials such as iron oxide particles). If heat-activated bondable sheets are thermally activated by inductive heating, sheets are usually used which contain a heat-activated adhesive which is disposed on the side surfaces of an electrically conductive layer, such as a sheet with a sheet of a metal or a metallized polymer , a perforated metal foil, a wire mesh, a flat spread expanded metal, a metal fleece or metal fibers. The latter discontinuous surface structures offer the advantage that the adhesive can pass through the openings in the respective surface structure and thereby improves the overall cohesion of the fabric as a whole, which then, however, at the expense of a decrease in the efficiency of heating occurs.
In den letzten Jahren ist das induktive Erwärmen beim Verkleben erneut in das Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt. Der Grund hierfür ist den nunmehr verfügbaren nanopartikulären Systemen wie zum Beispiel MagSilica® (Evonik AG) zu suchen, die in das Material des zu erwärmenden Körper eingearbeitet werden können und so ein Erwärmen des Körpers über sein gesamtes Volumen ermöglichen, ohne dass dessen mechanische Stabilität dadurch in nennenswerter Weise beeinträchtigt wird. In recent years, inductive heating in gluing has again become the focus of attention. The reason for this is to look for the now available nanoparticulate systems such as MagSilica® (Evonik AG), which can be incorporated into the material of the body to be heated, and so on Allow heating of the body over its entire volume, without its mechanical stability is thereby significantly impaired.
Bei MagSilica® handelt es sich um winzige Eisenoxid-Teilchen, die von Siliziumdioxid umhüllt werden. MagSilica® are tiny particles of iron oxide surrounded by silica.
So ist beispielsweise von der Firma Lohmann ein Klebeband unter der Bezeichnung Duplocoll RCD® erhältlich, das induktiv erwärmbare Nanopartikel in der Klebemasse enthält. Das Herzstück ist das Zusammenspiel des MagSilica® mit einem Magnetfeld. Wird der MagSilica® enthaltende Klebstoff einem schnell wechselnden Magnetfeld ausgesetzt, fangen die Eisenoxid-Teilchen an zu schwingen - vergleichbar einer Kompassnadel. Dabei entsteht Wärme gezielt im Klebstoff, der dann schnell aushärtet. Weil die Bauteile nicht mehr erhitzt werden müssen, spart dies kostbare Heizenergie, der Produktionsprozess lässt sich insgesamt deutlich beschleunigen. Thus, for example, the company Lohmann an adhesive tape under the name Duplocoll RCD® is available, which contains inductively heatable nanoparticles in the adhesive. The centerpiece is the interaction of the MagSilica® with a magnetic field. If the MagSilica®-containing adhesive is exposed to a rapidly changing magnetic field, the iron oxide particles begin to vibrate - comparable to a compass needle. This creates heat targeted in the adhesive, which then hardens quickly. Because the components no longer need to be heated, this saves valuable heating energy and the production process can be significantly accelerated overall.
Grundsätzlich sind verschiedene Erhitzungsvorrichtungen für eine induktive Erwärmung bekannt; diese lassen sich unter anderem nach den Frequenzen unterscheiden, die das mit der jeweiligen Erhitzungsvorrichtung erzeugte Magnet-Wechselfeld besitzt. So kann eine Induktionserwärmung unter Verwendung eines Magnetfeldes erfolgen, dessen Frequenz im Frequenzbereich von etwa 100 Hz bis etwa 200 kHz liegt (den so genannten Mittelfrequenzen; MF) oder auch im Frequenzbereich von etwa 300 kHz bis etwa 100 MHz liegt (den so genannten Hochfrequenzen; HF). In principle, various heating devices for inductive heating are known; These can be distinguished among other things according to the frequencies that has the magnetic alternating field generated by the respective heating device. Thus, an induction heating can be carried out using a magnetic field whose frequency is in the frequency range of about 100 Hz to about 200 kHz (the so-called center frequencies, MF) or in the frequency range of about 300 kHz to about 100 MHz (the so-called high frequencies; HF).
Aufgrund der geringen Größe von nanoskopischen Systemen ist es jedoch nicht möglich, derartige Produkte in Magnet-Wechselfeldern mit Frequenzen aus dem Mittelfrequenzbereich effizient zu erwärmen. Vielmehr sind für die neuartigen Systeme Frequenzen aus dem Hochfrequenzbereich erforderlich. Grade bei diesen Frequenzen tritt jedoch das Risiko einer Beschädigung von elektronischen Bauelementen im Magnet- Wechselfeld zutage. Die Erzeugung von Magnet-Wechselfeldern mit Frequenzen im Hochfrequenzbereich erfordert überdies einen erhöhten apparativen Aufwand und ist somit ökonomisch ungünstig. However, due to the small size of nanoscopic systems, it is not possible to efficiently heat such products in magnetic alternating fields with frequencies from the mid-frequency range. Instead, frequencies from the high-frequency range are required for the novel systems. However, it is at these frequencies that the risk of damage to electronic components in the alternating magnetic field is revealed. The generation of alternating magnetic fields with frequencies in the high-frequency range also requires an increased expenditure on equipment and is thus economically unfavorable.
Bevorzugt werden daher Frequenzen im Mittelfrequenzbereich eingesetzt. Überraschend zeigt sich, dass gerade organische elektronische Bauelemente im genannten Frequenzbereich selbst keinerlei Erwärmung oder sonstige Beschädigung erfahren. Um die für industrielle Fertigungsprozesse erforderlichen hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten zu erhalten, darf die Erwärmungsdauer der hitzeaktiviert verklebbaren Flächengebilde nur sehr kurz sein. Bevorzugt werden daher Erwärmungszeiten zwischen 0, 1 und 10 s eingesetzt. Therefore, frequencies in the middle frequency range are preferably used. Surprisingly, it has been found that organic electronic components in particular do not undergo any heating or other damage in the aforementioned frequency range themselves. In order to maintain the high processing speeds required for industrial manufacturing processes, the heating time of the heat-activated bondable sheets must be very short. Therefore, heating times between 0, 1 and 10 s are preferably used.
Zum Erreichen der erforderlichen Verklebungstemperaturen ist es erforderlich, die Aufheizgeschwindigkeit sehr hoch zu wählen. Wird das hitzeaktiviert verklebbare Flächengebilde jedoch zwischen Fügepartnern verklebt, die eine nur geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, das heißt eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens 5 W/mK, so kann die induktiv im Flächengebilde erzeugte Wärme von diesen nicht schnell genug abgeleitet werden. Die Wärme verbleibt vielmehr zunächst für einige Zeit in der Verklebungsfläche, wodurch es dort zu einem Wärmestau kommt. Infolge dessen kann das Flächengebilde wie auch die Fügepartner lokal überhitzt und dadurch beschädigt werden. Diese Gefahr einer Überhitzung ist noch größer, wenn die Fügepartner zusätzlich zu einer nur geringen Wärmeleitfähigkeit ebenfalls eine nur geringe Wärmekapazität besitzen, da somit auch die Möglichkeit einer temporären Wärmespeicherung nicht gegeben ist. Beides ist zum Beispiel bei Fügepartnern der Fall, die an der Verklebungsfläche Polymere aufweisen. Vorteilhaft ist daher ein Verfahren, bei dem der Vorverbund aus Substrat, Flächengebilde und Abdeckung gleichzeitig mit dem induktiven Erwärmen senkrecht zu einem Seitenflächenabschnitt des hitzeaktiviert verklebbaren Flächengebildes mit einem Druck (Pressdruck) von mindestens 1 MPa beaufschlagt wird, insbesondere von mindestens 3 MPa, so dass die Klebemasse vollflächig in Kontakt zu dem Verklebungssubstrat tritt. Die Richtungsangabe „senkrecht zu einem Seitenflächenabschnitt des hitzeaktiviert verklebbaren Flächengebildes" bedeutet hierbei, dass für eine flache Verklebung, in der das Flächengebilde plan vorliegt (und somit auch dessen beiden Seitenflächen), eine Presskraft (zumindest auch) senkrecht zur Hauptausdehnung des Flächengebildes wirkt, wohingegen für eine dreidimensional gewölbte Verklebung eine Presskraft in Richtung senkrecht zu einer der Hauptausdehnungen des Flächengebildes und somit zumindest in einem Teilbereich senkrecht zu den Seitenflächen des Flächengebildes wirkt. To achieve the required bonding temperatures, it is necessary to choose the heating rate very high. However, if the heat-activated, bondable sheet is bonded between joining partners which have only low thermal conductivity, ie a thermal conductivity of at most 5 W / mK, the heat generated inductively in the sheet can not be dissipated quickly enough by these. Rather, the heat initially remains in the bond area for some time, causing heat build-up there. As a result, the fabric as well as the joining partners can be locally overheated and thereby damaged. This risk of overheating is even greater if the joining partners in addition to a low thermal conductivity also have only a low heat capacity, as thus the possibility of temporary heat storage is not given. Both are the case, for example, with joining partners, which have polymers on the bonding surface. Therefore, a method is advantageous in which the precoat of substrate, fabric and cover is acted upon simultaneously with the inductive heating perpendicular to a side surface portion of the heat-activated bondable sheet with a pressure (compressive pressure) of at least 1 MPa, in particular of at least 3 MPa, so that the adhesive comes into full contact with the bonding substrate. The direction "perpendicular to a side surface portion of the heat-activated bondable sheet" means that for a flat bond in which the sheet is present (and thus also its two side surfaces), a pressing force (at least) perpendicular to the main extent of the sheet acts, whereas for a three-dimensionally curved bonding, a pressing force in the direction perpendicular to one of the main expansions of the sheet and thus acts at least in a partial region perpendicular to the side surfaces of the sheet.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich unter Verwendung eines zum induktiven Erwärmen üblichen Induktionsheizmittels (Induktors) durchführen. Als Induktionsheizmittel (Induktor) kommen alle üblichen und geeigneten Anordnungen in Frage, also etwa von einem elektrischen Wechselstrom durchflossene Spulen, Leiterschleifen oder Leiter, die infolge des hindurchfließenden Stroms ein Magnet- Wechselfeld geeigneter Stärke erzeugen. So kann die zum Erwärmen erforderliche Magnetfeldstärke durch eine Spulenanordnung von entsprechender Wicklungszahl und Spulenlänge bereitgestellt werden, die von einem entsprechenden Strom durchflössen ist, beispielsweise als Punktinduktor. Diese kann ohne ferromagnetischen Kern ausgebildet sein oder aber einen Kern aufweisen, beispielsweise aus Eisen oder gepresstem Ferritpulver. Der Verbund kann dem so erzeugten Magnetfeld direkt ausgesetzt sein. Alternativ ist es natürlich auch möglich, obige Spulanordnung als Primärwicklung auf der Primärseite eines Magnetfeld Übertragers (Transformator) anzuordnen, auf dessen Sekundärseite eine Sekundärwicklung einen entsprechend höheren Strom bereitstellt. Dadurch kann die in der unmittelbaren Nähe des Verbunds angeordnete eigentliche Erregerspule infolge des höheren Stroms eine geringere Zahl an Windungen aufweisen, ohne dass dadurch die Feldstärke des Magnet-Wechselfeldes verringert wird. The method according to the invention can be carried out using an induction heating means (inductor) which is customary for inductive heating. As induction heating (inductor) come all the usual and suitable arrangements in Question, so for example of an alternating electric current through coils, conductor loops or conductors that generate a magnetic alternating field of suitable strength due to the current flowing through. Thus, the magnetic field strength required for heating can be provided by a coil arrangement of corresponding winding number and coil length, which is traversed by a corresponding current, for example as a point inductor. This may be formed without ferromagnetic core or have a core, for example, iron or pressed ferrite powder. The composite can be exposed directly to the magnetic field thus generated. Alternatively, it is of course also possible to arrange the above coil arrangement as a primary winding on the primary side of a magnetic field transformer (transformer), on whose secondary side a secondary winding provides a correspondingly higher current. As a result, the actual exciter coil arranged in the immediate vicinity of the composite can have a smaller number of turns due to the higher current, without thereby reducing the field strength of the alternating magnetic field.
Besonders vorteilhaft an der Induktionserwärmung ist weiterhin, dass die Gefahr der Schädigung vorhandener anorganischer Barriereschichten in Substrat und/oder Abdeckung durch den sehr kurzen Wärmeimpuls aus dem Inneren der Klebemasse deutlich geringer ist als bei der vergleichsweise langdauernden konduktiven Erwärmung durch die Barrierefolie hindurch oder der mechanischen Ultraschallerwärmung. It is furthermore particularly advantageous for induction heating that the risk of damage to existing inorganic barrier layers in the substrate and / or covering due to the very short heat pulse from the interior of the adhesive is significantly lower than in the comparatively long-lasting conductive heating through the barrier film or mechanical ultrasound heating ,
Als Substratmaterial für die elektronische Anordnung werden vorliegend bevorzugt Metallfolien, Polymerfolien, Folienverbunde oder mit organischen und/oder anorganischen Schichten versehene Folien oder Folienverbunde eingesetzt. Derartige Folien/Folienverbunde können aus allen gängigen zur Folienherstellung verwendeten Metallen und/oder Kunststoffen bestehen, beispielhaft erwähnt seien, ohne dass sich hieraus eine Beschränkung ableiten lasst: In the present case, metal foils, polymer films, film composites or films or film composites provided with organic and / or inorganic layers are preferably used as the substrate material for the electronic arrangement. Such films / film composites may consist of all common metals and / or plastics used for film production, may be mentioned by way of example, without any restriction being derived from this:
Stahl, Aluminium, Kupfer, Polyethylen, Polypropylen - insbesondere das durch mono- oder biaxiale Streckung erzeugte orientierte Polypropylen (OPP), Cyclische Olefin Copolymere (COC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester - insbesondere Polyethylenterephthalat (PET) und Poylethylennaphtalat (PEN), Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyacrylnitril (PAN), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyethersulfon (PES) oder Polyimid (PI). Das Substratmaterial kann zudem mit organischen oder anorganischen Beschichtungen oder Schichten kombiniert sein. Dies kann durch übliche Verfahren wie zum Beispiel Lackieren, Drucken, Bedampfen, Sputtern, Co-Extrusion oder Lamination geschehen. Beispielhaft, aber nicht einschränkend erwähnt seien hier etwa Oxide oder Nitride des Siliciums und des Aluminiums, Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Sol-Gel-Beschichtungen. Steel, aluminum, copper, polyethylene, polypropylene - in particular the oriented polypropylene (OPP) produced by mono- or biaxial stretching, cyclic olefin copolymers (COC), polyvinyl chloride (PVC), polyesters - in particular polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), Ethylene vinyl alcohol (EVOH), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyamide (PA), polyethersulfone (PES) or polyimide (PI). The substrate material may also be combined with organic or inorganic coatings or layers. This can be done by conventional methods such as painting, printing, evaporation, sputtering, co-extrusion or lamination. By way of example, but not by way of limitation, mention may be made here of oxides or nitrides of silicon and of aluminum, indium tin oxide (ITO) or sol-gel coatings.
Besonders bevorzugt sind diese Folien/Folienverbunde, insbesondere die Polymerfolien, mit einer Permeationsbarriere für Sauerstoff und Wasserdampf versehen, wobei die Permeationsbarriere die Anforderungen für den Verpackungsbereich übertrifft (WVTR < 10"1 g/(m2d); OTR < 10"1 cm3/(m2d bar), insbesondere WVTR < 10"2 g/(m2d); OTR < 10"2 cm3/(m2d bar)). These films / film composites, in particular the polymer films, are particularly preferably provided with a permeation barrier for oxygen and water vapor, the permeation barrier exceeding the requirements for the packaging area (WVTR <10 "1 g / (m 2 d); OTR <10 " 1 cm 3 / (m 2 d bar), in particular WVTR <10 "2 g / (m 2 d), OTR <10 " 2 cm 3 / (m 2 d bar)).
Die Bestimmung der Permeabilität für Sauerstoff (OTR) und Wasserdampf (WVTR) erfolgt nach DIN 53380 Teil 3 (OTR) beziehungsweise ASTM F-1249 (WVTR). Die Sauerstoffdurchlässigkeit wird bei 23 °C und einer relativen Feuchte von 50 % gemessen. Die Wasserdampfdurchlässigkeit wird bei 37,5 °C und einer relativen Feuchte von 90 % bestimmt. Die Ergebnisse werden auf eine Foliendicke von 50 μηι normiert.  The determination of the permeability to oxygen (OTR) and water vapor (WVTR) is carried out according to DIN 53380 Part 3 (OTR) or ASTM F-1249 (WVTR). The oxygen permeability is measured at 23 ° C and a relative humidity of 50%. The water vapor permeability is determined at 37.5 ° C and a relative humidity of 90%. The results are normalized to a film thickness of 50 μηι.
Gerade für solcherart mit Barriereschichten versehene Folien bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass der Wärmeeintrag und damit mögliche Schädigungen des permeationssperrenden Schichtaufbaus minimiert werden. Especially for such provided with barrier layers films process of the invention has the advantage that the heat input and thus possible damage to the permeation-blocking layer structure are minimized.
Zudem können die Folien/Folienverbunde in bevorzugter Ausgestaltung transparent ausgebildet sein, damit auch der Gesamtaufbau eines derartigen elektronischen Aufbaus transparent ausgebildet ist oder zumindest Licht in den elektronischen Aufbau hineingelangen oder aus diesem austreten kann. „Transparenz" bedeutet dabei eine mittlere Transmission im sichtbaren Bereich des Lichts von mindestens 75 %, bevorzugt höher als 85 % bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, ermittelt nach ASTM D 1003. Die Transparenz beziehungsweise der Transmissionsgrad eines Objektes sind abhängig von seinem Extinktionskoeffizenten, der Reflexion an den Oberflächen sowie der Wellenlänge des für die Untersuchung verwendeten Lichts. Der Extinktionskoeffizent ist stoffspezifisch und abhängig von der Absorption des verwendeten Materials. Um ein Material mit einem hohen Transmissionsgrad zu erhalten, müssen sowohl Absorption wie auch Reflexion vermieden werden. Reflexion tritt an allen Oberflächen und Materialgrenzflächen auf. Sie ist zum einen von der Oberflächenrauigkeit und zum anderen von dem Brechungsindex der verwendeten Materialen abhängig. An einer rauen Oberfläche kommt es zusätzlich zu einer diffusen Streureflexion. Der Zusammenhang zwischen der Reflexion an einer Grenzfläche und dem Brechungsindex der angrenzenden Schichten wird durch die Fresnel-Gleichung beschrieben. Im Spezialfall, dass es sich um transparente Materialien handelt und der Lichtstrahl senkrecht einfällt und der Einfluss der Wellenlänge vernachlässigt werden kann, lässt sich die Fresnel-Gleichung wie folgt vereinfachen: R = (n2 - n1)2 / (n2 + n^2 Gl. 1 In addition, in a preferred embodiment, the films / film composites may be made transparent, so that the overall structure of such an electronic structure is transparent or at least light can get into or out of the electronic structure. "Transparency" means an average transmission in the visible range of the light of at least 75%, preferably higher than 85% at a wavelength of 400 to 800 nm, determined according to ASTM D 1003. The transparency or the transmittance of an object are dependent on its extinction coefficient The extinction coefficient is substance-specific and depends on the absorption of the material used In order to obtain a material with a high transmittance, both absorption and reflection must be avoided. Reflection occurs on all surfaces and material interfaces. On the one hand it depends on the surface roughness and on the other hand on the refractive index of the materials used. On a rough surface, there is also a diffuse scattering reflection. The relationship between the reflection at an interface and the refractive index of the adjacent layers is described by the Fresnel equation. In the special case that it is transparent materials and the light beam is incident vertically and the influence of the wavelength can be neglected, the Fresnel equation can be simplified as follows: R = (n 2 - n 1 ) 2 / (n 2 + n ^ 2 Eq
R = Reflexion an der Grenzfläche R = reflection at the interface
Πι = Brechungsindex Medium 1  Πι = refractive index medium 1
n2 = Brechungsindex Medium 2 n 2 = refractive index medium 2
Brechungsindex Luft nLuft « 1 Refractive index air n air «1
Die Reflexion tritt an allen Grenzflächen auf und reduziert damit den Transmissionskoeffizenten eines Objektes. So kann zum Beispiel die maximal erreichbare Transmission einer Polyesterfolie mit einem Brechungsindex n2 = 1 ,6 unter Berücksichtigung, dass der Lichtstahl sowohl bei Eintritt in die Folie als auch beim Austritt aus der Folie dem Reflexionsgesetz nach Fresnel gehorcht, einen Wert von 90 % nicht überschreiten. The reflection occurs at all interfaces and thus reduces the transmission coefficient of an object. For example, the maximum achievable transmission of a polyester film having a refractive index n 2 = 1.6, taking into account that the light steel obeys Fresnel's reflection law both when entering the film and exiting the film, does not reach a value of 90% exceed.
Vorzugsweise sind sowohl Klebemasse als auch Trägerfolie transparent, und zwar dergestalt, dass die transparente Klebefolie vorzugsweise eine Transmission von größer 60 % aufweist, insbesondere eine Transmission größer 85 % bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, ermittelt nach ASTM D 1003.  Preferably, both the adhesive and the carrier film are transparent in such a way that the transparent adhesive film preferably has a transmission of greater than 60%, in particular a transmission greater than 85% at a wavelength of 400 to 800 nm, determined according to ASTM D 1003.
Mit dem Transmissionsgrad - bisweilen auch nur kurz als Transmission bezeichnet -, der in der Regel in % angegeben wird, ist das Verhältnis der auf der Rückseite eines mit Licht durchstrahlten Körpers ankommenden Lichtleistung zu der auf der Vorderseite eintreffenden Lichtleistung gemeint. Die Transmission wird beschnitten durch Reflektion und Absorption.  The transmittance - sometimes referred to as transmittance for short - which is usually given in%, means the ratio of the light power arriving at the back of a light-irradiated body to the light power arriving at the front. The transmission is trimmed by reflection and absorption.
Es gilt also: Transmissionsgrad = (1 - Reflektionsgrad - Absorptionsgrad).  The following applies: Transmittance = (1 - Reflectance - Absorptance).
Als Abdeckung können prinzipiell die gleichen Folien beziehungsweise Folienverbunde verwendet werden, wie sie bei den Substratmaterialien Verwendung finden. Dabei können Substrat und Abdeckung in einem den elektronischen Aufbau enthaltenen Verbund verschieden sein. Beispielsweise ist es oft nicht erforderlich, dass beide Seiten des Verbunds transparent sind, so dass die Verkapselung aus einem transparenten Substrat und einer nicht transparenten Abdeckung gebildet werden kann. As a cover, in principle, the same films or film composites can be used as they are used in the substrate materials. there For example, the substrate and cover may be different in a composite containing the electronic package. For example, it is often not necessary for both sides of the composite to be transparent so that the encapsulant can be formed of a transparent substrate and a non-transparent cover.
Da wie beschrieben das Substratmaterial und die Abdeckung oft aus einer Materialkombination bestehen, die sich nicht durch Schweißverfahren (zum Beispiel Ultraschallschweißen, Induktionsschweißen) verbinden lässt, werden im Stand der Technik bereits oft heißschmelz- oder haftklebrige Flächengebilde zur Verbindung eingesetzt. Since, as described, the substrate material and the cover often consist of a combination of materials which can not be joined by welding methods (for example ultrasonic welding, induction welding), hot-melt or pressure-sensitive adhesive sheets are often used in the prior art for connection.
Die vorliegende Erfindung kombiniert die Vorteile der Wärmerzeugung im Flächengebilde selbst mit den Vorteilen einer Klebverbindung, wobei sich überraschend synergistische Effekte wie die überproportionale Steigerung der Verkapselungsqualität und eine erhebliche Vereinfachung der Materialauswahl und Prozessführung gegenüber der Verwendung von Flüssigklebern oder Schweißhilfsfolien ergeben. Insbesondere durch die Verwendung eines Haftklebers entfallen aufwändige Positionierungs- und Fixierungsmaßnahmen beim Zusammenführen des Lagenverbunds. Die erfindungsgemäße Bereitstellung eines Flächengebildes/Schichtmaterials umfassend zumindest eine aktivierbare Klebemasse und das anschließende in Kontakt bringen mit Substrat oder Abdeckung soll auch solche Verfahren umfassen, bei denen die aktivierbare Klebemasse in schichtausbildenden Verfahren auf das Substrat oder die Abdeckung aufgebracht wird, wie zum Beispiel Beschichten, Drucken, Sprühen oder die Coextrusion. Solcherart bereitgestellte Verbünde aus aktivierbarer Klebemasse und Substrat beziehungsweise Abdeckung sind zum Beispiel als Heißsiegelfolie aus dem Verpackungsbereich bekannt und werden auch bereits zur Versiegelung von elektronischen Aufbauten eingesetzt, zum Beispiel die Folie PECHM-1 der Firma Peccel Technologies, Japan. The present invention combines the advantages of sheet heat generation with the advantages of adhesive bonding, with surprisingly synergistic effects such as the disproportionate increase in encapsulation quality and considerable simplification of material selection and process control over the use of liquid adhesives or auxiliary welding sheets. In particular, the use of a pressure-sensitive adhesive eliminates complex positioning and fixing measures when merging the layer composite. The provision according to the invention of a fabric / layer material comprising at least one activatable adhesive and the subsequent contacting with substrate or cover should also include those methods in which the activatable adhesive is applied to the substrate or cover in layer-forming processes, such as coating, Printing, spraying or coextrusion. For example, composites of activatable adhesive and substrate or cover provided in this way are known as heat-sealing films from the packaging sector and are also already used for sealing electronic structures, for example the film PECHM-1 from Peccel Technologies, Japan.
In einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung wird das Flächengebilde in einem Vorverbund mit dem Substrat- oder Abdeckmaterial bereitgestellt. Beispielsweise könnten Substrat und Flächengebilde bereits vor dem Aufbringen der elektronischen Anordnung auf das Substrat zusammengefügt werden. Alternativ können auch die Abdeckung und das Flächengebilde zunächst in einen Vorverbund gebracht werden und sodann über die elektronische Anordnung platziert werden. Verfahren zur Herstellung eines Vorverbunds sind dem Fachmann bekannt, so können zum Beispiel das Laminieren, das Beschichten, das Bedrucken, das Besprühen oder das Coextrudieren verwendet werden. In an advantageous embodiment of the invention, the sheet is provided in a pre-bond with the substrate or cover material. For example, substrate and sheets could be assembled prior to applying the electronic assembly to the substrate. Alternatively, the cover and the fabric can first be brought into a pre-bond and then placed over the electronic device. Methods for producing a pre-bond are known to the person skilled in the art, for example lamination, coating, printing, spraying or coextruding can be used.
Als Flächengebilde im Sinne dieser Anmeldung gelten insbesondere alle üblichen und geeigneten Gebilde mit im Wesentlichen flächenförmiger Ausdehnung. Diese ermöglichen eine flächige Verklebung und können verschieden ausgestaltet sein, insbesondere flexibel, als Klebefolie, Klebeband, Klebeetikett oder als Formstanzling. Das Flächengebilde kann als zugeschnittenes Flächengebilde ausgebildet sein, dessen Form an die Form der Verklebungsfläche angepasst ist, um die Gefahr zu verringern, dass die elektronische Anordnung im Verlauf der Erwärmung thermisch beschädigt wird. Flächengebilde im Sinne dieser Anmeldung weisen jeweils zwei Seitenflächen auf, eine Vorderseite und eine Rückseite. Die Begriffe Vorderseite und Rückseite beziehen sich dabei auf die beiden Oberflächen des Flächengebildes parallel zu seiner Hauptausdehnung (Flächenausdehnung, Hauptausdehnungsebene) und dienen lediglich der Unterscheidung dieser beiden auf gegenüberliegenden Seiten des Flächengebildes angeordneten Flächen, ohne dass durch die Wahl der Begriffe die absolute räumliche Anordnung der beiden Flächen festgelegt ist; demzufolge kann die Vorderseite auch die räumlich hinten gelegene Seitenfläche des Flächengebildes darstellen, nämlich wenn dementsprechend die Rückseite dessen räumlich vorne gelegene Seitenfläche bildet. Dieses hitzeaktiviert verklebbare Flächengebilde soll ein Verklebungssubstrat mit einer Abdeckung verkleben. Dafür weist das Flächengebilde an zumindest einer seiner beiden Seitenflächen eine hitzeaktiviert verklebende Klebemasse auf, bevorzugt sogar an beiden Seitenflächen. Hitzeaktiviert verklebende Klebemassen sind alle Klebemassen, die bei erhöhten Temperaturen heiß verklebt werden und nach dem Erkalten eine mechanisch belastbare Verbindung bieten. Üblicherweise liegt die Klebemasse in Form einer Klebemassenschicht vor. Im einfachsten Fall besteht also das Flächengebilde aus einer einzigen Schicht einer hitzeaktivierbaren Klebemasse, welche mit ihren beiden Seitenflächen Substrat und Abdeckung verklebt. Als Schicht wird insbesondere eine flächenförmige Anordnung eines Systems einheitlicher Funktionalität bezeichnet, deren Abmessungen in einer Raumrichtung (Dicke oder Höhe) signifikant kleiner sind als in den beiden anderen Raumrichtungen, die die Hauptausdehnung definieren (Länge und Breite). Eine derartige Schicht kann kompakt oder auch durchbrochen ausgebildet sein und aus einem einzigen Material oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen, insbesondere, wenn diese zur einheitlichen Funktionalität dieser Schicht beitragen. Eine Schicht kann eine über ihre gesamte Flächenausdehnung konstante Dicke aufweisen oder aber unterschiedliche Dicken. Darüber hinaus kann eine Schicht natürlich auch mehr als eine einzige Funktionalität aufweisen. For the purposes of this application, sheet-like structures are, in particular, all conventional and suitable structures having a substantially planar extension. These allow a surface bonding and can be configured differently, in particular flexible, as an adhesive film, adhesive tape, adhesive label or as Formstanzling. The sheet may be formed as a cut sheet whose shape conforms to the shape of the bonding surface to reduce the risk that the electronic assembly will be thermally damaged in the course of heating. Textile fabrics in the sense of this application each have two side surfaces, a front side and a back side. The terms front and back refer to the two surfaces of the sheet parallel to its main extent (surface extent, main extension plane) and serve only to distinguish these two on opposite sides of the fabric arranged surfaces, without that by the choice of terms, the absolute spatial arrangement of the both surfaces is set; Consequently, the front can also represent the spatially rear side surface of the sheet, namely, if accordingly forms the back side of its spatially front side surface. This heat-activated bondable sheet is intended to bond a bonding substrate to a cover. For this purpose, the sheet has at least one of its two side surfaces a heat-activated adhesive adhesive, preferably even on both side surfaces. Heat-activated adhesive adhesives are all adhesives that are hot-bonded at elevated temperatures and provide a mechanically strong bond after cooling. Usually, the adhesive is in the form of an adhesive layer. In the simplest case, therefore, the sheet consists of a single layer of a heat-activable adhesive, which adheres substrate and cover with its two side surfaces. The term "layer" refers in particular to a planar arrangement of a system of uniform functionality whose dimensions are significantly smaller in one spatial direction (thickness or height) than in the other two spatial directions defining the main extent (length and width). Such a layer can be made compact or perforated and consist of a single material or of different materials, in particular if they contribute to the uniform functionality of this layer. A layer may have a constant thickness over its entire areal extent or different thicknesses. In addition, of course, a layer may also have more than one functionality.
Der einschichtige Aufbau wird aufgrund seiner Einfachheit insbesondere für die Ultraschallerwärmung favorisiert. Um eine Ultraschallerwärmung besonders effizient zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn die aktivierbare Klebemasse einen mechanischen Verlustfaktor tan δ von mehr als 0, 1 bei 23 °C und einer Frequenz von 1 Hz aufweist. Due to its simplicity, the single-layer structure is particularly favored for ultrasonic heating. To make an ultrasonic heating particularly efficient, it is advantageous if the activatable adhesive has a mechanical loss factor tan δ of more than 0, 1 at 23 ° C and a frequency of 1 Hz.
Um zu vermeiden, dass Substrat oder Abdeckung beim Ultraschallerwärmen selbst intrinsisch erwärmt werden, beträgt die Differenz In order to avoid that the substrate or cover is heated intrinsically during the ultrasonic heating itself, the difference is
tan 5|<lebemasse " tan 5substrat beziehungsweise Abdeckung bevorzugt mindestens 1 , ermittelt bei 23 °C und einer Frequenz von 1 Hz. tan 5 | <living mass "tan 5s u bstrat or coverage preferably at least 1, determined at 23 ° C and a frequency of 1 Hz.
Der Verlustfaktor für Polymere wie zum Beispiel Heißschmelzklebemassen wird im Torsionsschwingversuch nach DIN 53445 bei 23 °C und einer Frequenz von 1 Hz ermittelt. The loss factor for polymers such as hot-melt adhesives is determined in the torsion vibration test according to DIN 53445 at 23 ° C and a frequency of 1 Hz.
Der Verlustfaktor für Haftklebemassen wird im oszillatorischen Scherexperiment (Dynamisch mechanische Analyse, DMA) unter Torsionsbelastung bei einer Temperatur von 23 °C und einer Frequenz von 1 Hz bestimmt. Der Test dient der Untersuchung Theologischer Eigenschaften und ist in Pähl (Pähl et al. „Praktische Rheologie der Kunststoffe und Elastomere", VDI-Verlag, 1995, Seite 57 bis 60 sowie 119 bis 127) ausführlich beschrieben. Der Test wird in einem schergeschwindigkeitskontrollierten Rheometer der Firma Ares unter Torsionsbelastung gefahren, wobei eine Platte- Platte- Geometrie mit einem Plattendurchmesser von 25 mm verwendet wird. Der einschichtige Aufbau des Flächengebildes ist auch für die Induktionserwärmung nutzbar. Dazu hat die aktivierbare Klebemasse bevorzugt selbst eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 20 MS/m bei 23 °C, was mit intrinsisch leitfähigen Polymeren kaum, aber mit der Füllung mit leitfähigen Füllstoffen erreicht werden kann. Die elektrische Leitfähigkeit wird ermittelt bei 23 °C und 50 % rel. Luftfeuchte nach ASTM D 2739-97. Alternativ oder zusätzlich kann die Klebemasse ferro-, ferri,- oder paramagnetisch ausgerüstet sein, etwa durch Zugabe von Partikeln insbesondere von den oben genannten Nanopartikeln. Das erfindungsgemäße Flächengebilde enthält für die Induktionserwärmung vorteilhaft zumindest drei unterschiedliche Schichten, nämlich mindestens eine elektrisch leitende Schicht und mindestens eine hitzeaktiviert verklebende Klebemassenschicht sowie eine weitere Klebemassenschicht. Diese weitere Klebemassenschicht kann mit der zumindest einen hitzeaktiviert verklebenden Klebemasse identisch oder von dieser verschieden sein kann. Somit kann die weitere Klebemassenschicht zum Beispiel eine hitzeaktiviert verklebende Klebemasse oder sogar eine nicht hitzeaktivierbare Haftklebemasse enthalten. The loss factor for PSAs is determined in the oscillatory shear experiment (dynamic mechanical analysis, DMA) under torsional stress at a temperature of 23 ° C. and a frequency of 1 Hz. The test serves to investigate theological properties and is described in detail in Pahl (Pähl et al., "Practical Rheology of Plastics and Elastomers", VDI-Verlag, 1995, pages 57 to 60 and 119 to 127) The test is carried out in a shear rate-controlled rheometer the company Ares under torsional load, using a plate-plate geometry with a plate diameter of 25 mm is used. The single-layer structure of the fabric can also be used for induction heating. For this purpose, the activatable adhesive preferably itself has an electrical conductivity of more than 20 MS / m at 23 ° C, which can hardly be achieved with intrinsically conductive polymers, but with the filling with conductive fillers. The electrical conductivity is determined at 23 ° C and 50% rel. Humidity according to ASTM D 2739-97. Alternatively or additionally, the adhesive may be ferromagnetic, ferri, or paramagnetic, for example by addition of particles, in particular of the abovementioned nanoparticles. The sheet according to the invention advantageously contains at least three different layers for induction heating, namely at least one electrically conductive layer and at least one heat-activated adhesive layer and another adhesive layer. This further adhesive layer may be identical to or different from the at least one heat-activated adhesive. Thus, the further adhesive layer, for example, contain a heat-activated adhesive adhesive or even a non-heat-activated adhesive.
Grundsätzlich kann die zumindest eine elektrisch leitende Schicht beliebig geeignet ausgebildet sein, beispielsweise als dünne vollflächig-kompakte oder durchbrochene Schicht (beispielsweise als Gitter). Bevorzugt beträgt die Schichtdicke der elektrisch leitenden Schicht weniger als 50 μηι, insbesondere weniger als 20 μηι oder sogar weniger als 10 μηι. Letzteres ermöglicht es, die Aufheizgeschwindigkeit nach oben hin auf relativ einfache Weise zu begrenzen. In principle, the at least one electrically conductive layer can be of any suitable design, for example as a thin, full-surface-compact or perforated layer (for example as a grid). Preferably, the layer thickness of the electrically conductive layer less than 50 μηι, in particular less than 20 μηι or even less than 10 μηι. The latter makes it possible to limit the heating speed upwards in a relatively simple manner.
Die elektrisch leitende Schicht kann aus allen üblichen und geeigneten Materialien bestehen, etwa aus Aluminium, Kupfer, Gold, Nickel, Mu-Metall, Alnico, Permalloy, Ferrit, Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphenen und dergleichen. Bevorzugt ist die elektrisch leitende Schicht dabei zusätzlich auch magnetisch, insbesondere ferromagnetisch oder paramagnetisch. Günstigerweise weist die elektrisch leitende Schicht dabei eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 20 MS/m auf (entsprechend einem spezifischen Widerstand von weniger als 50 mQ mm2/m), insbesondere von mehr als 40 MS/m (entsprechend einem spezifischen Widerstand von weniger als 25 mQ mm2/m), jeweils bestimmt für 300 K. Zusätzlich zu der zumindest einen elektrisch leitenden Schicht kann das Flächengebilde natürlich auch weitere elektrisch leitende Schichten aufweisen; diese können mit der zumindest einen elektrisch leitenden Schicht identisch oder von dieser verschieden sein. Insgesamt kann das hitzeaktiviert verklebbare Flächengebilde beliebig geeignet ausgebildet sein. So kann das Flächengebilde zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Schichten weitere Schichten enthalten, zum Beispiel permanente Träger oder temporäre Träger Zum Erreichen einer ausreichenden Verklebungsfestigkeit bei geringer Dicke sollten die Klebemassenschichten vorteilhaft zwischen 5 μηι und 20 μηι dick sein. Für besonders feste Klebverbindungen ist dagegen eine Dicke von 100 bis 500 μηι vorteilhaft. The electrically conductive layer may be made of any conventional and suitable materials, such as aluminum, copper, gold, nickel, mu metal, alnico, permalloy, ferrite, carbon nanotubes, graphenes, and the like. In addition, the electrically conductive layer is preferably also magnetic, in particular ferromagnetic or paramagnetic. Conveniently, the electrically conductive layer has an electrical conductivity of more than 20 MS / m (corresponding to a specific resistance of less than 50 mQ mm 2 / m), in particular more than 40 MS / m (corresponding to a resistivity of less than 25 mQ mm 2 / m), each determined for 300 K. Of course, in addition to the at least one electrically conductive layer, the fabric may also comprise further electrically conductive layers; these may be identical to or different from the at least one electrically conductive layer. Overall, the heat-activated bondable sheet can be formed arbitrarily suitable. Thus, in addition to the layers described above, the fabric may contain further layers, for example permanent supports or temporary supports. In order to achieve a sufficient bond strength with a small thickness, the layers of adhesive layer should advantageously be between 5 μm and 20 μm thick. For particularly strong adhesive bonds, however, a thickness of 100 to 500 μm is advantageous.
Als die zumindest eine hitzeaktiviert verklebende Klebemasse können grundsätzlich alle üblichen hitzeaktiviert verklebenden Klebemassensysteme zum Einsatz gelangen. Hitzeaktiviert verklebende Klebemassen lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien einordnen: thermoplastische hitzeaktiviert verklebende Klebemassen (Schmelzklebstoffe) und reaktive hitzeaktiviert verklebende Klebemassen (Reaktivklebstoffe). Diese Einteilung enthält auch solche Klebemassen, die sich beiden Kategorien zuordnen lassen, nämlich reaktive thermoplastische hitzeaktiviert verklebende Klebemassen (reaktive Schmelzklebstoffe). In principle, all customary heat-activated adhesive adhesive systems can be used as the at least one heat-activated adhesive. In principle, heat-adhesive adhesives can be classified into two categories: thermoplastic heat-activated adhesives (hot-melt adhesives) and reactive heat-activated adhesives (reactive adhesives). This classification also contains such adhesives, which can be assigned to both categories, namely reactive thermoplastic heat-activated adhesive adhesives (reactive hot melt adhesives).
Thermoplastische Klebemassen basieren auf Polymeren, die bei einem Erwärmen reversibel erweichen und während des Erkaltens wieder erstarren. Im Gegensatz dazu enthalten reaktive hitzeaktiviert verklebende Klebemassen reaktive Komponenten. Letztere Bestandteile werden auch als„Reaktivharze" bezeichnet, in denen durch das Erwärmen ein Vernetzungsprozess eingeleitet wird, der nach Beendigen der Vernetzungsreaktion eine dauerhafte stabile Verbindung auch unter Druck gewährleistet. Bevorzugt enthalten derartige thermoplastische Klebemassen auch elastische Komponenten, zum Beispiel synthetische Nitrilkautschuke. Derartige elastische Komponenten verleihen der hitzeaktiviert verklebenden Klebemasse infolge ihrer hohen Fließviskosität eine auch unter Druck besonders hohe Dimensionsstabilität. Im Folgenden sind rein exemplarisch einige typische Systeme hitzeaktiviert verklebender Klebemassen beschrieben, die sich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt haben. Eine thermoplastische hitzeaktiviert verklebende Klebemasse enthält also ein thermoplastisches Basispolymer. Dieses weist bereits bei geringem Anpressdruck ein gutes Fließverhalten auf, so dass sich die für die Haltbarkeit einer dauerhaften Verklebung relevante finale Klebkraft innerhalb kurzer Anpresszeit einstellt und daher ein schnelles Verkleben auch auf rauem oder anderweitig kritischem Untergrund möglich ist. Als thermoplastische hitzeaktiviert verklebende Klebemassen können alle aus dem Stand der Technik bekannten thermoplastischen Klebemassen verwendet werden. Thermoplastic adhesives are based on polymers that reversibly soften when heated and solidify again during cooling. In contrast, reactive heat-activated adhesive adhesives contain reactive components. The latter constituents are also referred to as "reactive resins" in which the heating initiates a crosslinking process which ensures a stable, stable connection even under pressure after the crosslinking reaction has ended.Preferably such thermoplastic adhesives also contain elastic components, for example synthetic nitrile rubbers Due to their high flow viscosity, components give the heat-activated adhesive composition a particularly high dimensional stability even under pressure. In the following, some typical systems of heat-activated adhesive adhesives are described by way of example only, which have been found to be particularly advantageous in connection with the present invention. A thermoplastic heat activated adhesive adhesive thus contains a thermoplastic base polymer. This has a good flow behavior even at low contact pressure, so that adjusts the relevant for the durability of a permanent bond final bond strength within a short contact time and therefore a quick bonding even on rough or otherwise critical ground is possible. As thermoplastic heat-activated adhesive adhesives, it is possible to use all thermoplastic adhesives known from the prior art.
Geeignet sind beispielsweise solche hitzeaktivierbaren Klebemassen, wie sie in der DE 10 2006 042 816 A1 beschrieben sind, ohne sich durch diese Angaben beschränken zu wollen. Suitable examples are those heat-activable adhesives, as described in DE 10 2006 042 816 A1, without wishing to be limited by this information.
Exemplarische Zusammensetzungen sind in EP 1 475 424 A1 beschrieben. So kann die thermoplastische Klebemasse beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Komponenten enthalten oder aus diesen bestehen: Polyolefine, Ethylen-Vinylacetat- Copolymere, Ethylen-Ethylacrylat-Copolymere, Polyamide, Polyester, Polyurethane oder Butadien-Styrol-Blockcopolymere. Bevorzugt kommen die in Absatz [0027] von EP 1 475 424 A1 aufgeführten thermoplastischen Klebemassen zum Einsatz. Weitere thermoplastische Klebemassen, die insbesondere für spezielle Einsatzgebiete wie zum Beispiel das Verkleben von Verklebungssubstraten aus Glas besonders geeignet sind, sind in EP 1 956 063 A2 beschrieben. Bevorzugt werden thermoplastische Klebemassen verwendet, deren Schmelzviskosität durch Theologische Additive heraufgesetzt ist, beispielsweise durch Zusatz von pyrogenen Kieselsäuren, Ruß, Kohlenstoff-Nanoröhren und/oder weiteren Polymeren als Abmischkomponenten. Eine reaktive hitzeaktiviert verklebende Klebemasse weist hingegen vorteilhafterweise ein elastomeres Basispolymer und ein Modifikationsharz auf, wobei das Modifikationsharz ein Klebharz und/oder ein Reaktivharz umfasst. Infolge der Verwendung eines elastomeren Basispolymers ist es möglich, Klebeschichten mit hervorragender Dimensionsstabilität zu erhalten. Als reaktive hitzeaktiviert verklebende Klebemassen können entsprechend den jeweiligen konkreten Anwendungen alle aus dem Stand der Technik bekannten hitzeaktiviert verklebenden Klebemassen eingesetzt werden. Exemplary compositions are described in EP 1 475 424 A1. For example, the thermoplastic adhesive may contain or consist of one or more of the following components: polyolefins, ethylene-vinyl acetate copolymers, ethylene-ethyl acrylate copolymers, polyamides, polyesters, polyurethanes or butadiene-styrene block copolymers. The thermoplastic adhesives listed in paragraph [0027] of EP 1 475 424 A1 are preferably used. Further thermoplastic adhesives which are particularly suitable for special applications, such as, for example, the bonding of bonding substrates made of glass, are described in EP 1 956 063 A2. Preference is given to using thermoplastic adhesives whose melt viscosity is increased by rheological additives, for example by addition of pyrogenic silicic acids, carbon black, carbon nanotubes and / or further polymers as blending components. On the other hand, a reactive heat-activated adhesive composition advantageously comprises an elastomeric base polymer and a modification resin, wherein the modification resin comprises an adhesive resin and / or a reactive resin. Due to the use of an elastomeric base polymer, it is possible to obtain adhesive layers having excellent dimensional stability. As reactive heat-activated adhesive adhesives can all according to the respective specific applications Heat-activated adhesive adhesives known from the prior art are used.
Dies beinhaltet zum Beispiel auch reaktive hitzeaktiviert verklebende Folien auf Basis von Nitrilkautschuken oder deren Derivaten wie etwa Nitrilbutadienkautschuke oder Mischungen (Blends) dieser Basispolymere, die zusätzlich Reaktivharze wie etwa Phenolharze enthalten; ein derartiges Produkt ist etwa unter der Bezeichnung tesa 8401 kommerziell erhältlich. Der Nitrilkautschuk verleiht der hitzeaktiviert verklebenden Folie infolge seiner hohen Fließviskosität eine ausgeprägte Dimensionsstabilität, wodurch sich nach Durchführen einer Vernetzungsreaktion hohe Klebkräfte auf Kunststoffoberflächen realisieren lassen. This includes, for example, reactive heat-activated adhesive films based on nitrile rubbers or derivatives thereof, such as nitrile butadiene rubbers or mixtures (blends) of these base polymers, which additionally contain reactive resins such as phenolic resins; such a product is commercially available as tesa 8401 approximately. Due to its high flow viscosity, the nitrile rubber imparts a pronounced dimensional stability to the heat-activated adhesive film, as a result of which, after a crosslinking reaction has been carried out, high adhesive forces can be achieved on plastic surfaces.
Natürlich lassen sich auch andere reaktive hitzeaktiviert verklebende Klebemassen einsetzen wie etwa Klebemassen, die zu einem Masseanteil von 50 bis 95 Gew.-% ein verklebbares Polymer und zu einem Masseanteil von 5 bis 50 Gew.-% ein Epoxidharz oder eine Mischung aus mehreren Epoxidharzen enthalten. Das verklebbare Polymer enthält hierbei vorteilhafterweise zu 40 bis 94 Gew.-% Acrylsäureverbindungen und/oder Methacrylsäureverbindungen der allgemeinen Formel CH2=C(R1)(COOR2) (R1 stellt hierbei einen Rest dar, der ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend H und CH3, und R2 stellt einen Rest dar, der ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend H und lineare oder verzweigte Alkylketten mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen), zu 5 bis 30 Gew.-% ein erstes copolymerisierbares Vinylmonomer, das zumindest eine Säuregruppe aufweist, insbesondere eine Carbonsäuregruppe und/oder Sulfonsäuregruppe und/oder Phosphonsäuregruppe, zu 1 bis 10 Gew.-% ein zweites copolymerisierbares Vinylmonomer, das zumindest eine Epoxidgruppe oder eine Säureanhydridfunktion aufweist, und zu 0 bis 20 Gew.-% ein drittes copolymerisierbares Vinylmonomer, das zumindest eine funktionelle Gruppe aufweist, die sich von der funktionellen Gruppe des ersten copolymerisierbaren Vinylmonomers und von der funktionellen Gruppe des zweiten copolymerisierbaren Vinylmonomers unterscheidet. Eine derartige Klebemasse ermöglicht ein Verkleben mit einer schnellen Aktivierung, bei der innerhalb kurzer Zeit bereits die finale Klebkraft erreicht wird, so dass hierdurch insgesamt eine gut haftende Verbindung auf unpolarem Untergrund gewährleistet ist. Of course, other reactive heat-activated adhesive adhesives can be used such as adhesives containing a mass fraction of 50 to 95 wt .-% of a bondable polymer and a mass fraction of 5 to 50 wt .-% an epoxy resin or a mixture of several epoxy resins , The bondable polymer advantageously contains from 40 to 94% by weight of acrylic acid compounds and / or methacrylic acid compounds of the general formula CH 2 CC (R 1 ) (COOR 2 ) (R 1 represents a radical which is selected from the group comprising H and CH 3 , and R 2 represents a group selected from the group consisting of H and linear or branched alkyl chains having 1 to 30 carbon atoms), from 5 to 30% by weight of a first copolymerizable vinyl monomer having at least one acid group in particular a carboxylic acid group and / or sulfonic acid group and / or phosphonic acid group, from 1 to 10% by weight of a second copolymerizable vinyl monomer having at least one epoxy group or an acid anhydride function and from 0 to 20% by weight of a third copolymerizable vinyl monomer, which has at least one functional group derived from the functional group of the first copolymerizable vinyl monomer and from the functional one Group of the second copolymerizable vinyl monomer differs. Such an adhesive allows bonding with a rapid activation, in which within a short time already the final bond strength is achieved, so that in total a well-adhering connection is ensured on non-polar ground.
Eine weitere einsetzbare reaktive hitzeaktiviert verklebende Klebemasse, die besondere Vorteile bietet, enthält zu 40 bis 98 Gew.-% ein acrylathaltiges Blockcopolymer, zu 2 bis 50 Gew.-% eine Harzkomponente und zu 0 bis 10 Gew.-% eine Härterkomponente. Die Harzkomponente enthält eines oder mehrere Harze, die gewählt werden aus der Gruppe umfassend die Klebkraft steigernde (klebrigmachende) Epoxidharze, Novolakharze und Phenolharze. Die Härterkomponente wird zum Vernetzen der Harze aus der Harzkomponente eingesetzt. Eine derartige Formulierung bietet infolge der starken physikalischen Vernetzung innerhalb des Polymers den besonderen Vorteil, dass sich Klebeschichten mit einer größeren Gesamtdicke erhalten lassen, ohne dass dabei die Belastbarkeit der Verklebung insgesamt beeinträchtigt wird. Dadurch sind diese Klebeschichten besonders geeignet, Unebenheiten im Untergrund auszugleichen. Überdies weist eine solche Klebemasse eine gute Alterungsbeständigkeit und ein nur geringes Ausgasungsverhalten auf, was bei vielen Verklebungen im Elektronikbereich besonders erwünscht ist. Another useful reactive heat-activated adhesive composition which offers particular advantages comprises from 40 to 98% by weight of an acrylate-containing block copolymer, from 2 to 50% by weight of a resin component and 0 to 10% by weight of a hardener component. The resin component contains one or more resins selected from the group comprising tackiness-enhancing (tackifying) epoxy resins, novolak resins, and phenolic resins. The hardener component is used to crosslink the resins from the resin component. Due to the strong physical crosslinking within the polymer, such a formulation offers the particular advantage that adhesive layers having a greater overall thickness can be obtained without impairing the load-bearing capacity of the bond as a whole. As a result, these adhesive layers are particularly suitable for compensating for unevenness in the substrate. Moreover, such an adhesive has a good aging resistance and only low outgassing behavior, which is particularly desirable in many applications in the field of electronics.
Wie bereits vorstehend erwähnt, lassen sich außer diesen besonders vorteilhaften Klebemassen jedoch grundsätzlich auch alle anderen hitzeaktiviert verklebenden Klebemassen entsprechend dem jeweiligen Anforderungsprofil für die Verklebung auswählen und einsetzen. As already mentioned above, in addition to these particularly advantageous adhesives, however, it is also possible to select and use in principle all other adhesively bonded adhesives that are heat-activated in accordance with the respective profile of requirements for the bonding.
Für eine Verkapselung von (opto)-elektronischen Aufbauten werden bevorzugt hitzeaktiviert verklebende Klebemassesysteme mit einer geringen Wasserdampf- oder Sauerstoffpermeationsrate verwendet. Solche aktivierbaren Klebemassen sind zum Beispiel aus EP 0 674 432 A1 , US 2006/0100299 A1 , WO 2007/087281 A1 , DE 10 2009 036 970 A, JP 2005 298 703 A, EP 1 670 292 A und US 2007135552 A bekannt. Dabei ist dem Fachmann bekannt, dass durch aktinische Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung, aktivierbare Klebersysteme auch leicht thermisch aktivierbar sind, wenn entsprechende Initiatoren, zum Beispiel Peroxide, zugegeben werden. For encapsulation of (opto) -electronic structures, heat-activated adhesive systems with a low water vapor or oxygen permeation rate are preferably used. Such activatable adhesives are known, for example, from EP 0 674 432 A1, US 2006/0100299 A1, WO 2007/087281 A1, DE 10 2009 036 970 A, JP 2005 298 703 A, EP 1 670 292 A and US 2007135552 A. In this case, it is known to the person skilled in the art that activatable adhesive systems can also be readily thermally activated by actinic radiation, for example UV radiation, if corresponding initiators, for example peroxides, are added.
Bevorzugt werden Klebemassesysteme mit einer WVTR von weniger als 100 g/m2d, insbesondere weniger als 10 g/m2d und/oder einer OTR von weniger als 8000 cm3/m2d bar, insbesondere von weniger als 3000 cm3/m2d bar und ganz besonders weniger als 100 cm3/m2d bar. Preference is given to adhesive systems having a WVTR of less than 100 g / m 2 d, in particular less than 10 g / m 2 d and / or an OTR of less than 8000 cm 3 / m 2 d bar, in particular less than 3000 cm 3 / m 2 d bar and especially less than 100 cm 3 / m 2 d bar.
Bevorzugt werden Klebemassensysteme mit Fängermaterial für die Permeanten (zum Beispiel Sauerstoff, Wasserdampf) ausgerüstet, da hierdurch die Durchbruchzeit von Permeanten durch die Klebefuge deutlich verlängert werden kann. . Diese Materialien sind dem Fachmann unter Bezeichnungen wie zum Beispiel Getter, Scavenger oder Desiccant bekannt und zum Beispiel in der US 6.936.131 (B2) beschrieben. Ganz besonders bevorzugt werden solche Fängermaterialien eingesetzt, deren fangende Eigenschaften thermisch oder mechanisch aktiviert werden. Unter thermischer oder mechanischer Aktivierung ist hierbei beispielsweise eine chemische oder physikalische Umwandlung, eine Zerstörung eines Hüllmaterials oder ein Austreiben und/oder Abreagieren von bereits aufgenommenen Permeanten zu verstehen. Dies hat den Vorteil, dass solche Fängermaterialien unter wasserdampfhaltiger Luftatmosphäre verarbeitet werden können, ohne im finalen Aufbau ihre Aufnahmekapazität für den zu fangenden Permeanten wesentlich einzuschränken. Erhältlich sind zum Beispiel mikroverkapselte Fänger. Adhesive mass systems are preferably equipped with scavenger material for the permeants (for example oxygen, water vapor), since in this way the breakthrough time of Permeant can be significantly extended by the adhesive joint. , These materials are known to those skilled in the art by designations such as getters, scavengers or desiccants and described, for example, in US 6,936,131 (B2). Very particular preference is given to using such catcher materials whose catching properties are activated thermally or mechanically. By thermal or mechanical activation is meant, for example, a chemical or physical transformation, destruction of a shell material or expulsion and / or Abreagieren already taken up permeants. This has the advantage that such catcher materials can be processed under water vapor-containing air atmosphere without significantly limit their absorption capacity for the permeanten to be caught in the final construction. For example, microencapsulated captors are available.
Für den Fall, dass der Verbund während des induktiven Erwärmens mit einem Pressdruck beaufschlagt wird, ist hierfür zusätzlich eine Pressvorrichtung erforderlich. Als Pressvorrichtung können alle zum Ausüben eines Pressdrucks geeigneten Vorrichtungen eingesetzt werden, zum Beispiel diskontinuierlich arbeitende Pressmaschinen wie etwa eine Pneumatik- oder Hydraulikpresse, eine Exzenterpresse, eine Kurbelpresse, eine Kniehebelpresse, eine Spindelpresse oder dergleichen, oder auch kontinuierlich arbeitende Pressmaschinen wie etwa eine Presswalze. Die Vorrichtung kann als separate Einheit vorgesehen sein oder aber mit dem Induktor verbunden vorliegen. Bevorzugt kommt etwa eine Vorrichtung zum Einsatz, die als erstes Presswerkzeug zumindest ein Pressstempelelement enthält, das zudem ein Induktionsheizungsmittel aufweist. Dadurch kann das Induktionsfeld sehr nah an die zu bildende Verklebungsstelle herangeführt werden und somit auch räumlich auf die Fläche dieser Verklebungsstelle begrenzt werden. Weitere Einzelheiten, Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt In the event that the composite is subjected to a pressing pressure during the inductive heating, a pressing device is additionally required for this purpose. As the press apparatus, there may be used any apparatus suitable for applying a pressing pressure, for example, batch type press machines such as a pneumatic or hydraulic press, an eccentric press, a crank press, a toggle press, a screw press or the like, or also continuous press machines such as a press roller. The device may be provided as a separate unit or connected to the inductor. Preferably, for example, a device is used which, as the first pressing tool, contains at least one pressing punch element which additionally has an induction heating means. As a result, the induction field can be brought very close to the bonding point to be formed and thus also limited spatially to the surface of this bonding point. Further details, objects, features and advantages of the present invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments. In the drawing shows
Fig. 1 eine erste (opto-)elektronische Anordnung in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine zweite (opto-)elektronische Anordnung in schematischer Darstellung, 1 shows a first (opto) electronic arrangement in a schematic representation, 2 shows a second (opto) electronic arrangement in a schematic representation,
Fig. 3 eine dritte (opto-)elektronische Anordnung in schematischer Darstellung. Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung einer (opto-)elektronischen Anordnung 1. Diese Anordnung 1 weist ein Substrat 2 auf, auf dem eine elektronische Struktur 3 angeordnet ist. Das Substrat 2 selbst ist als Barriere für Permeanten ausgebildet und bildet damit einen Teil der Kapselung der elektronischen Struktur 3. Oberhalb der elektronischen Struktur 3, vorliegend auch räumlich von dieser beabstandet, ist eine weitere als Barriere ausgebildete Abdeckung 4 angeordnet. Fig. 3 shows a third (opto) electronic arrangement in a schematic representation. 1 shows a first embodiment of an (opto) electronic arrangement 1. This arrangement 1 has a substrate 2 on which an electronic structure 3 is arranged. The substrate 2 itself is formed as a barrier for permeants and thus forms part of the encapsulation of the electronic structure 3. Above the electronic structure 3, in the present case also spatially spaced therefrom, another cover 4 designed as a barrier is arranged.
Um die elektronische Struktur 3 auch zur Seite hin zu kapseln und gleichzeitig die Abdeckung 4 mit der elektronischen Anordnung 1 im Übrigen zu verbinden, ist ein Flächengebilde umfassend zumindest eine thermisch aktivierbare Haft- oder Heißschmelzklebemasse 5 umlaufend neben der elektronischen Struktur 3 auf dem Substrat 2 vorgesehen. Das Flächengebilde 5 verbindet die Abdeckung 4 mit dem Substrat 2. Durch eine entsprechend dicke Ausgestaltung ermöglicht die Das Flächengebilde 5 zudem die Beabstandung der Abdeckung 4 von der elektronischen Struktur 3. In order to encapsulate the electronic structure 3 also to the side and at the same time to connect the cover 4 with the electronic device 1, a sheet comprising at least one thermally activated adhesive or hot melt adhesive 5 is provided circumferentially adjacent to the electronic structure 3 on the substrate 2 , The fabric 5 connects the cover 4 to the substrate 2. By a correspondingly thick configuration, the fabric 5 also allows the spacing of the cover 4 from the electronic structure 3.
Bei dem Flächengebilde 5 handelt es sich um eine Heißschmelzklebemasse auf Basis von vernetzten Vinylaromatenblockcopolymeren, wie sie nachfolgend in Ausführungsbeispielen näher dargelegt ist. Das Flächengebilde 5 übernimmt vorliegend nicht nur die Funktion des Verbindens des Substrats 2 mit der Abdeckung 4, sondern bildet zudem auch eine Barriereschicht für Permeanten, um so die elektronische Struktur 2 auch von der Seite gegen Permeanten wie Wasserdampf und Sauerstoff zu kapseln. The sheet 5 is a hot-melt adhesive based on crosslinked vinylaromatic block copolymers, as set forth in more detail below in exemplary embodiments. In the present case, the fabric 5 not only performs the function of bonding the substrate 2 to the cover 4, but also forms a barrier layer for permeants so as to encapsulate the electronic structure 2 from the side against permeants such as water vapor and oxygen.
Das Flächengebilde 5 wird vorliegend zudem in Form eines Stanzlings aus einem doppelseitigen Klebebandes bereitgestellt. Ein derartiger Stanzling ermöglicht eine besonders einfache Applikation. Weiterhin wird bei der Erwärmung die elektronische Anordnung nicht direkt beeinträchtigt. In the present case, the fabric 5 is also provided in the form of a stamped product from a double-sided adhesive tape. Such a punched product enables a particularly simple application. Furthermore, when heated, the electronic device is not directly affected.
Figur 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer (opto-)elektronischen Anordnung 1. Gezeigt ist wiederum eine elektronische Struktur 3, die auf einem Substrat 2 angeordnet und durch das Substrat 2 von unten gekapselt ist. Oberhalb und seitlich von der elektronischen Struktur ist nun das Flächengebilde 5 vollflächig angeordnet. Die elektronische Struktur 3 wird somit an diesen Stellen durch das Flächengebilde 5 gekapselt. Auf das Flächengebilde 5 ist sodann eine Abdeckung 4 aufgebracht. Diese Abdeckung 4 muss im Gegensatz zu der vorherigen Ausgestaltung nicht zwingend die hohen Barriereanforderungen erfüllen, da die Barriere bereits durch das Flächengebilde bereitgestellt wird. Die Abdeckung 4 kann beispielsweise lediglich eine mechanische Schutzfunktion wahrnehmen, sie kann aber auch zusätzlich als Permeationsbarriere vorgesehen sein. Die Erwärmung des Flächengebildes 5 kann in dieser Anordnung sowohl die gesamte Klebemasseschicht umfassen wie auch alternativ nur einen Teil der Fläche, zum Beispiel den die elektronische Struktur nicht überdeckenden Bereich. Figure 2 shows an alternative embodiment of an (opto) electronic device 1. Shown again is an electronic structure 3, which is arranged on a substrate 2 and encapsulated by the substrate 2 from below. Above and to the side of the electronic structure is now the fabric 5 arranged over its entire surface. The electronic structure 3 is thus encapsulated at these locations by the sheet 5. On the fabric 5, a cover 4 is then applied. This cover 4 does not necessarily have to meet the high barrier requirements, in contrast to the previous embodiment, since the barrier is already provided by the fabric. The cover 4 may, for example, only perform a mechanical protective function, but it may also be additionally provided as a permeation barrier. The heating of the fabric 5 in this arrangement may comprise both the entire adhesive layer and alternatively only a portion of the surface, for example the region not covering the electronic structure.
Figur 3 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung einer (opto-)elektronischen Anordnung 1. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausgestaltungen sind nun zwei Flächengebilde 5a, b vorgesehen, die vorliegend identisch ausgebildet sind, aber auch verschieden sein können. Das erste Flächengebilde 5a ist vollflächig auf dem Substrat 2 angeordnet. Auf das Flächengebilde 5a ist dann die elektronische Struktur 3 vorgesehen, die durch das Flächengebilde 5a fixiert wird. Der Verbund aus Flächengebilde 5a und elektronischer Struktur 3 wird dann mit der weiteren Flächengebilde 5b vollflächig überdeckt, so dass die elektronische Struktur 3 von allen Seiten durch die Flächengebilde 5a, b gekapselt ist. Oberhalb des Flächengebildes 5b ist dann wiederum die Abdeckung 4 vorgesehen. In dieser Anordnung können alternativ das Flächengebilde 5a oder 5b oder können beide Flächengebilde intrinsisch erwärmt werden. FIG. 3 shows a further alternative embodiment of an (opto) electronic arrangement 1. In contrast to the previous embodiments, two sheets 5a, b are now provided, which in the present case are of identical construction but may also be different. The first sheet 5a is arranged over the entire surface of the substrate 2. On the sheet 5a, the electronic structure 3 is provided, which is fixed by the sheet 5a. The composite of sheet 5a and electronic structure 3 is then completely covered with the other sheet 5b, so that the electronic structure 3 is encapsulated on all sides by the sheets 5a, b. Above the fabric 5b turn the cover 4 is then provided. In this arrangement, alternatively, the sheet 5a or 5b or both sheets may be intrinsically heated.
In dieser Ausgestaltung müssen somit weder das Substrat 2 noch die Abdeckung 4 zwingend Barriereeigenschaften aufweisen. Sie können aber dennoch vorgesehen sein, um die Permeation von Permeanten zur elektronischen Struktur 3 weiter einzuschränken. In this embodiment, therefore, neither the substrate 2 nor the cover 4 necessarily have barrier properties. However, they can nevertheless be provided to further restrict the permeation of permeants to the electronic structure 3.
Insbesondere im Hinblick auf die Fig. 2,3 wird darauf hingewiesen, dass es sich vorliegend um schematische Darstellungen handelt. Aus den Darstellungen ist insbesondere nicht ersichtlich, dass die Flächengebilde 5 hier und vorzugsweise jeweils eine homogene Schichtdicke aufweisen. Am Übergang zur elektronischen Struktur bildet sich daher keine scharfe Kante, wie es in der Darstellung scheint, sondern der Übergang ist fließend und es können vielmehr kleine un- oder gasgefüllte Bereiche verbleiben. Gegebenenfalls kann jedoch auch eine Anpassung an den Untergrund erfolgen, insbesondere dann, wenn die Applikation unter Vakuum durchgeführt wird. Zudem wird das Flächengebilde lokal unterschiedlich stark komprimiert, so dass durch Fließprozesse ein gewisser Ausgleich der Höhendifferenz an den Kantenstrukturen erfolgen kann. Auch die gezeigten Dimensionen sind nicht maßstäblich, sondern dienen vielmehr nur einer besseren Darstellung. Insbesondere die elektronische Struktur selbst ist in der Regel relativ flach ausgebildet (oft weniger als 1 μηι dick). With particular reference to FIGS. 2, 3, it is pointed out that these are schematic representations. In particular, it can not be seen from the illustrations that the sheets 5 here and preferably each have a homogeneous layer thickness. At the transition to the electronic structure, therefore, no sharp edge forms, as it appears in the illustration, but the transition is fluid and it may remain small un-filled or gas-filled areas. Optionally, however, can also be adapted to the substrate, especially if the application is carried out under vacuum. In addition, will locally compresses the fabric differently, so that a certain compensation of the height difference at the edge structures can be achieved by flow processes. The dimensions shown are not to scale, but rather serve only a better representation. In particular, the electronic structure itself is usually relatively flat (often less than 1 μηι thick).
Die Applikation der Flächengebilde 5 erfolgt in allen gezeigten Ausführungsbeispielen in Form eines Klebebandes. Dabei kann es sich grundsätzlich um ein doppelseitiges Klebeband mit einem Träger, um eine hitzeaktivierbare Folie oder um ein Transferklebeband handeln. Vorliegend ist eine Ausgestaltung als hitzeaktivierbare Folie gewählt. The application of the fabric 5 takes place in all embodiments shown in the form of an adhesive tape. This can basically be a double-sided adhesive tape with a carrier, a heat-activatable film or a transfer adhesive tape. In the present case, an embodiment is selected as a heat-activatable film.
Die Dicke der Flächengebilde, die entweder als Transferklebeband, als hitzeaktivierbare Folie oder auf einem flächigen Gebilde beschichtet vorliegt, beträgt bevorzugt zwischen etwa 1 μηι und etwa 150 μηι, weiter bevorzugt zwischen etwa 5 μηι und etwa 75 μηι und besonders bevorzugt zwischen etwa 12 μηι und 50 μηι. Hohe Schichtdicken zwischen 50 μηι und 150 μηι werden dann eingesetzt wenn eine verbesserte Haftung auf dem Substrat und/oder eine dämpfende Wirkung innerhalb des (opto-)elektronischen Aufbaus erreicht werden soll. Nachteilig ist hier jedoch der erhöhte Permeationsquerschnitt. Geringe Schichtdicken zwischen 1 μηι und 12 μηι reduzieren den Permeationsquerschnitt, damit die laterale Permeation und die Gesamtdicke des (optoelektronischen Aufbaus. Jedoch kommt es zu einer Verringerung der Haftung aus dem Substrat. In den besonders bevorzugten Dickenbereichen liegt ein guter Kompromiss zwischen einer geringen Massendicke und dem daraus folgenden niedrigen Permeationsquerschnitt, der die Permeation verringert, und einem genügend dicken Massefilm zur Herstellung einer ausreichend haftenden Verbindung vor. Die optimale Dicke hängt vom (opto-)elektronischen Aufbau, der Endanwendung, der Art der Ausführung der Flächengebilde und gegebenenfalls dem flächigen Substrat ab. The thickness of the sheet, which is present either as a transfer adhesive tape, as a heat-activated film or coated on a flat structure, is preferably between about 1 μηι and about 150 μηι, more preferably between about 5 μηι and about 75 μηι and more preferably between about 12 μηι and 50 μηι. High layer thicknesses between 50 μηι and 150 μηι be used when improved adhesion to the substrate and / or a damping effect within the (opto) electronic structure to be achieved. The disadvantage here, however, the increased permeation cross section. Low layer thicknesses of between 1 μm and 12 μm reduce the permeation cross section, thus the lateral permeation and the total thickness of the (optoelectronic structure, but the adhesion from the substrate is reduced In the particularly preferred thickness ranges, a good compromise exists between a small mass thickness and The optimum thickness depends on the (opto) electronic structure, the end use, the type of construction of the fabrics and optionally the sheet substrate from.
Testmethoden test methods
Lebensdauertest: Life test:
Als Kenngröße für die Qualität der erzielten Verklebung wird die Verkapselungsdichtigkeit für unterschiedliche hitzeaktiviert verklebbare Flächengebilde und unterschiedliche Verfahrensparameter ermittelt. Die Dichtigkeit der Verkapselung wirkt sich unmittelbar auf die Lebensdauer eines (opto-)elektronischen Aufbaus aus. As a parameter for the quality of the bond achieved is the encapsulation tightness for different heat-activated bondable sheets and different Process parameters determined. The tightness of the encapsulation has an immediate effect on the service life of an (opto) electronic structure.
Als ein Maß für die Bestimmung der Lebensdauer eines (opto-)elektronischen Aufbaus wird ein Caiciumtest herangezogen. Dazu wird unter Stickstoffatmosphäre eine 10 x 10 mm2 große, dünne Calciumschicht auf eine Glasplatte (Substrat) abgeschieden. Die Dicke der Calciumschicht liegt bei etwa 100 nm. Für die Verkapselung der Calciumschicht wird ebenfalls unter Stickstoffatmosphäre ein rahmenförmiges Flächengebilde mit einer Kantenlänge von 30 mm x 30 mm und einer Stegbreite von 2 mm der hitzeaktivierbaren Klebemasse um den Calciumspiegel herum platziert sowie mit einer Dünnglasscheibe (200 μηι, Firma Schott) als Abdeckung versehen. Sodann wird die Klebemasse thermisch aktiviert wobei die Verklebungsfläche mit einem je nach gewählter Klebemasse variierenden Druck zusammengepresst wird. Nach Ablauf der Aktivierungszeit wird der Verbund noch für 30 s weitergepresst und sodann der Pressvorrichtung entnommen. Aufgrund des undurchlässigen Glassubstrats sowie der Glasabdeckung des Klebebands wird nur die Permeation durch die Verklebungsfläche ermittelt. As a measure of the determination of the life of an (opto) electronic structure, a Caiciumtest is used. For this purpose, a 10 × 10 mm 2 large, thin calcium layer is deposited on a glass plate (substrate) under a nitrogen atmosphere. The thickness of the calcium layer is about 100 nm. For the encapsulation of the calcium layer, a frame-shaped sheet having an edge length of 30 mm × 30 mm and a web width of 2 mm of the heat-activatable adhesive is also placed around the calcium mirror under a nitrogen atmosphere, and with a thin glass pane ( 200 μηι, Schott company) provided as a cover. Then, the adhesive is thermally activated, wherein the bonding surface is compressed with a varying depending on the selected adhesive pressure. After expiration of the activation time, the composite is further pressed for 30 s and then removed from the pressing device. Due to the impermeable glass substrate and the glass cover of the adhesive tape, only the permeation through the bond area is determined.
Der Test basiert auf der Reaktion von Calcium mit Wasserdampf und Sauerstoff, wie sie beispielsweise von A.G. Erlat et. al. in„47th Annual Technical Conference Proceedings— Society of Vacuum Coaters", 2004, Seiten 654 bis 659, und von M. E. Gross et al. in „46th Annual Technical Conference Proceedings— Society of Vacuum Coaters", 2003, Seiten 89 bis 92, beschrieben ist. Dabei wird die Lichttransmission der Calciumschicht überwacht, welche durch die Umwandlung in Calciumhydroxid und Calciumoxid zunimmt. Es wird die Zeit bis zum Erreichen der Hälfte der Transmission eines entsprechenden Prüfaufbaus ohne Calciumspiegel als Lebensdauer bezeichnet. Als Messbedingungen werden 60 °C und 90 % relative Luftfeuchte gewählt. The test is based on the reaction of calcium with water vapor and oxygen, as described, for example, by A.G. Erlat et. al. in "47th Annual Technical Conference Proceedings Society of Vacuum Coaters", 2004, pages 654 to 659, and by ME Gross et al., in "46th Annual Technical Conference Proceedings Society of Vacuum Coaters", 2003, pages 89 to 92 is. In this case, the light transmission of the calcium layer is monitored, which increases by the conversion into calcium hydroxide and calcium oxide. It is called the time to reach half the transmission of a corresponding test setup without calcium levels as a lifetime. The measuring conditions are 60 ° C and 90% relative humidity.
Optische und manuelle Beurteilung Optical and manual assessment
Da insbesondere flexible (opto-)elektronische Aufbauten zwischen modifizierten Polyesterfolien verkapselt werden, wurde für weitere Versuche eine Polyesterfolie in einer Dicke von 100 μηι verwendet, beispielsweise die Folie Melinex 506 der Firma Teijin-DuPont-Films. Da die Folien selbst keine Permeationsbarriereschicht aufweisen, kann hiermit kein Lebensdauertest durchgeführt werden. Die Verklebung wird daher lediglich optisch beurteilt und manuell auf ein Zustandekommen einer Verbindung getestet. Since in particular flexible (opto) electronic structures are encapsulated between modified polyester films, a polyester film in a thickness of 100 μm was used for further tests, for example the film Melinex 506 from Teijin-DuPont-Films. Since the films themselves have no permeation barrier layer, no life test can be performed hereby. The bonding is therefore only visually assessed and manually tested for a connection to occur.
Verwendete aktivierbare Klebemassen Used activatable adhesives
Klebemasse 1 (Haftklebemasse): Adhesive 1 (PSA):
50 Teile Kraton FG 1924 Maleinsäureanhydridmodifiziertes SEBS mit 13 Gew.-% 50 parts Kraton FG 1924 maleic anhydride modified SEBS with 13% by weight
Blockpolystyrolgehalt, 36 Gew.-% Zweiblock und 1 Gew.-% Maleinsäure der Firma Kraton  Block polystyrene content, 36 wt .-% diblock and 1 wt .-% maleic acid Kraton
50 Teile Kraton FG 1901 Maleinsäureanhydridmodifiziertes SEBS mit 30 Gew.-% 50 parts Kraton FG 1901 maleic anhydride modified SEBS with 30% by weight
Blockpolystyrolgehalt, ohne Zweiblock und mit 1 ,7 Gew.-% Maleinsäure der Firma Kraton  Block polystyrene content, without diblock and with 1, 7 wt .-% maleic acid Kraton
70 Teile Escorez 5615 Hydriertes KW-Harz mit einem Erweichungspunkt von 70 parts Escorez 5615 Hydrogenated HC resin with a softening point of
115 °C der Firma Exxon  115 ° C Exxon
25 Teile Ondina 917 Weißöl aus paraffinischen und naphthenischen Anteilen der  25 parts of Ondina 917 white oil from paraffinic and naphthenic portions of
Firma Shell  Company Shell
Aluminium- acetylacetonat  Aluminum acetylacetonate
Die Haftklebemasse wurde aus Lösung hergestellt. Dazu wurden die einzelnen Bestandteile in Toluol gelöst (Feststoffanteil 40 %) und auf ein mit 1 ,5 g/m2 silikonisiertes Trennpapier beschichtet und bei 120 °C 15 Minuten lang getrocknet, so dass eine Klebmasseschicht mit einem Flächengewicht von 25 g/m2 entstand. Diese Transferklebemasse wurde während der Lagerung mit einem weiteren Trennpapier eingedeckt. Die Aktivierung findet durch Auflösung der koordinativen Bindungen des Aluminiumchelatkomplexes statt, wodurch die Viskosität stark sinkt, die Aktivierungstemperatur beträgt etwa 120 °C Klebemasse 2 (Heißschmelzklebemasse): The PSA was prepared from solution. For this, the individual constituents were dissolved in toluene (solids content 40%) and coated on a 1.5 g / m 2 siliconized release paper and dried at 120 ° C for 15 minutes, so that an adhesive layer with a basis weight of 25 g / m 2 originated. This transfer adhesive composition was covered with another release paper during storage. The activation takes place by dissolution of the coordinative bonds of the aluminum chelate complex, whereby the viscosity drops sharply, the activation temperature is about 120 ° C. Adhesive 2 (hot-melt adhesive):
100 Teile SiBStar 103T Triblock-SiBS mit 30 Gew.-% Blockpolystyrolgehalt der Firma Kaneka 100 parts SiBStar 103T triblock SiBS with 30 wt .-% block polystyrene content of the company Kaneka
20 Teile SiBStar 042D Diblock-SiB mit 15 Gew.-% Blockpolystyrolgehalt der  20 parts SiBStar 042D diblock SiB with 15 wt .-% block polystyrene content of
Firma Kaneka Die Heißschmelzklebemasse wurde aus Lösung hergestellt. Dazu wurden die einzelnen Bestandteile in Toluol gelöst (Feststoffanteil 40 %) und auf ein mit 1 ,5 g/m2 silikonisiertes Trennpapier beschichtet und bei 120°C 15 Minuten lang getrocknet, so dass eine Klebmasseschicht mit einem Flächengewicht von 25 g/m2 beziehungsweise 13 g/m2 entstand. So konnte nach dem Abziehen von dem Trennpapier ein Film aus der puren Heißschmelzklebemasse erhalten werden. Die Aktivierungstemperatur beträgt etwa 95 °C Kaneka company The hot melt adhesive was prepared from solution. For this, the individual constituents were dissolved in toluene (solids content 40%) and coated on a 1.5 g / m 2 siliconized release paper and dried at 120 ° C for 15 minutes, so that an adhesive layer with a basis weight of 25 g / m 2 or 13 g / m 2 was formed. Thus, after peeling off the release paper, a film of the pure hot-melt adhesive could be obtained. The activation temperature is about 95 ° C
Klebemassen 3 bis 7: Adhesives 3 to 7:
Als weitere hitzeaktivierbare Klebmassen wurden hitzeaktivierbare Klebmassenfolien auf unterschiedlicher chemischer Basis in unterschiedlichen Dicken eingesetzt (siehe Tabelle). Hierzu konnte zum Teil auf kommerziell erhältliche hitzeaktivierbare Folien (tesa SE, Hamburg oder Peccell Technologies Inc., Japan) zurückgegriffen werden. As further heat-activatable adhesives heat-activatable adhesive sheets were used on different chemical basis in different thicknesses (see table). For this purpose, commercially available heat-activatable films (tesa SE, Hamburg or Peccell Technologies Inc., Japan) could be used in part.
Folgende Tabelle 1 zeigt die weiteren verwendeten Klebemassen: Table 1 below shows the other adhesives used:
Hitzeaktivierbare Klebemassenfolien (HAF) Heat Activatable Adhesive Sheets (HAF)
Nr. chemische Basis/ ursprüngliche Eingesetzt als Dicke für Dicke für  No chemical basis / original used as thickness for thickness for
Aktivierungstemperatur Dicke kommerzielles Ultraschall Induktion  Activation temperature Thickness commercial ultrasonic induction
[Mm] Produkt: [Mm] [Mm] [Mm] Product: [mm] [mm]
3 N/P / 180 °C 30 tesa 8471 25 133 N / P / 180 ° C 30 tesa 8471 25 13
4 PA / 90 °C 40 tesa 8440 25 134 PA / 90 ° C 40 tesa 8440 25 13
5 PET /1 15 °C 100 tesa 8464 25 135 PET / 1 15 ° C 100 tesa 8464 25 13
6 SR/EP /160 °C 35 tesa 8865 25 136 SR / EP / 160 ° C 35 tesa 8865 25 13
7 MI / 120 °C 50 Peccell PECHM-1 50 - Abkürzungen: 7 MI / 120 ° C 50 Peccell PECHM-1 50 - Abbreviations:
N/P: Nitrilkautschuk/Phenolharz  N / P: nitrile rubber / phenolic resin
PA: Copolyamid PA: copolyamide
PET: Copolyester PET: Copolyester
SR/EP: Synthesekautschuk/Epoxidharz SR / EP: Synthetic rubber / epoxy resin
MI : Modifiziertes lonomer tesa 8471 ist ein heißvernetzendes System auf Basis Nitrilkautschuk/Phenolharz („thermosetting"). tesa 8440 ist ein reiner Heißschmelzkleber (also Thermoplast) auf Copolyamidbasis. tesa 8464 ist ein reiner Heißschmelzkleber (also Thermoplast) auf Copolyesterbasis. tesa 8865 ist ein heißvernetzendes System auf Basis Nitrilkautschuk/Epoxidharz („thermosetting"). MI: Modified ionomer tesa 8471 is a hot-curing system based on nitrile rubber / phenolic resin ("thermosetting") tesa 8440 is a pure hot melt adhesive (ie thermoplastic) based on copolyamide tesa 8464 is a pure hot melt adhesive (ie thermoplastic) based on copolyester tesa 8865 a hot-curing system based on nitrile rubber / epoxy resin ("thermosetting").
Klebemasse 8 (Haftklebemasse) Adhesive 8 (PSA)
25 Teile Oppanol B15 Polyisobutylen der Firma BASF, Mw = 75.000 g/mol 5 Teile Oppanol B 100 Polyisobutylen der Firma BASF, Mw = 1.100.000 g/mol 50 Teile Escorez 5615 Hydriertes KW-Harz mit einem Erweichungspunkt von 25 parts of Oppanol B15 polyisobutylene from BASF, M w = 75,000 g / mol 5 parts of Oppanol B 100 polyisobutylene from BASF, M w = 1,100,000 g / mol 50 parts Escorez 5615 Hydrogenated HC resin with a softening point of
1 15 °C der Firma Exxon  1 15 ° C Exxon
20 Teile DCP Dicyclodecan-dimethanol dimethacrylat,  20 parts DCP dicyclodecane dimethanol dimethacrylate,
Dimethacrylatmonomer der Firma Sigma-Aldrich  Dimethacrylate Monomer from Sigma-Aldrich
1 Teil DLP Dilauroyl-Peroxid  1 part DLP dilauroyl peroxide
Die Haftklebemasse wurde aus Lösung hergestellt. Dazu wurden die einzelnen Bestandteile in Heptan gelöst (Feststoffanteil 45 %) und auf ein mit 1 ,5 g/m2 silikonisiertes Trennpapier beschichtet und bei 100 °C 15 Minuten lang getrocknet, so dass eine Klebmasseschicht mit einem Flächengewicht von 25 g/m2 entstand. Diese Transferklebemasse wurde während der Lagerung mit einem weiteren Trennpapier eingedeckt. Die Aktivierungstemperatur beträgt etwa 120 °C Herstellung der Flächengebilde The PSA was prepared from solution. For this purpose, the individual constituents were dissolved in heptane (solids content 45%) and coated on a 1.5 g / m 2 siliconized release paper and dried at 100 ° C for 15 minutes, so that an adhesive layer with a basis weight of 25 g / m 2 originated. This transfer adhesive composition was covered with another release paper during storage. The activation temperature is about 120 ° C Production of the fabrics
Um dünnere als die kommerziell erhältlichen Klebmassenfoliendicken zu erreichen, wurden gegebenenfalls dickere Produkte in 2-Butanon oder Toluol aufgelöst und aus der Lösung Klebemassenschichten in der benötigten Dicke durch Ausstreichen und Trocknen hergestellt. Die für die Herstellung der Flächengebilde gewählten Dicken sind in der obigen Tabelle dargestellt. Für die Induktionserwärmung wurde je eine Folie mit einer Dicke von 13 μηι auf jede Seite eines elektrisch leitfähigen Flächengebildes laminiert. Als elektrisch leitfähiges Flächengebilde zur Induktionserwärmung wurde eine Aluminiumfolie mit der Dicke 36 μηι verwendet. Die Metallfolie wurde mit den Kleberschichten bei einer Temperatur von ca. 90 °C bis 110 °C zusammenlaminiert. Dabei werden thermoplastische Folien hinreichend klebrig und chemische Vernetzungsreaktionen noch nicht gestartet, sondern lediglich eine Haftung herbeigeführt. In order to achieve thinner than the commercially available adhesive film thicknesses thicker products were optionally dissolved in 2-butanone or toluene and prepared from the solution adhesive layers in the required thickness by brushing and drying. The thicknesses chosen for the production of the fabrics are shown in the table above. For the induction heating, a film with a thickness of 13 μηι was laminated on each side of an electrically conductive sheet. As an electrically conductive sheet for induction heating, an aluminum foil with the thickness of 36 μηι was used. The metal foil was laminated together with the adhesive layers at a temperature of about 90 ° C to 110 ° C. In this case, thermoplastic films are sufficiently tacky and chemical crosslinking reactions have not yet started, but merely a liability brought about.
Verwendete Substrate und Abdeckungen Used substrates and covers
Für den Lebensdauertest wurden Floatglasscheiben in einer Dicke von 3 mm und den Abmessungen 50 x 50 mm2 als Substrat und als Abdeckung verwendet. For the life test, float glass sheets in a thickness of 3 mm and dimensions of 50 × 50 mm 2 were used as a substrate and as a cover.
Weiterhin wurden Polyesterfolien des Typs Melinex 506 der Firma Teijin-DuPont-Films in einer Dicke von 100 μηι verwendet. Furthermore, polyester films of the type Melinex 506 Teijin DuPont films were used in a thickness of 100 μηι.
Durchführung und Ergebnisse erfindungsgemäßer Verfahren: Ultraschallaktivierung: Implementation and Results of Methods According to the Invention: Ultrasonic Activation:
Die Verklebung wurde durchgeführt mit dem Ultraschallgerät PS MPC (+) digital control der Firma Hermann Ultraschalltechnik. Das Gerät arbeitet bei 35 kHz und mit einer Schweißleistung von maximal 1000 W. Es wurden spezielle Titancarbid-Sonotroden eingesetzt, die die Form der Verklebungsfläche für den Calciumtest aufweisen. Mit den Sonotroden wurde der angegebene Druck (bezogen auf die Verklebungsfläche) und der Ultraschall eingebracht. Vor der Ultraschallaktivierung wurden die Probekörper auf einem Amboss mechanisch fixiert. Nach dem Abschalten des Ultraschalls wurde der Pressdruck noch für weitere 30 s aufrecht erhalten, um eine Verfestigung des Klebstoffs zu ermöglichen. The bonding was carried out with the ultrasound machine PS MPC (+) digital control from Hermann Ultraschalltechnik. The device operates at 35 kHz and with a maximum welding power of 1000 W. Special titanium carbide sonotrodes were used, which have the form of the bonding surface for the calcium test. With the sonotrodes, the specified pressure (based on the bond area) and the Ultrasound introduced. Before the ultrasonic activation, the specimens were mechanically fixed on an anvil. After switching off the ultrasound, the pressure was maintained for another 30 seconds to allow the adhesive to solidify.
Tabelle 2 zeigt die Versuche und deren Ergebnisse im Überblick: Table 2 shows the experiments and their results at a glance:
BeiKlebemasSubstrat/ US- US- Druck LebensOptischer / spiel senfilm Abdeckung Zeit Leis[MPa] dauer manueller Test Nr. Nr. [s] tung [h] BeiKlebemasSubstrat / US-US-Druck LebensOptischer / spielsenfilm Cover Time Leis [MPa] duration manual test Nr. No. [s] tung [h]
[W]  [W]
1 1 Glas/Glas 0,5 350 1 434 keine  1 1 glass / glass 0.5 350 1 434 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
2 1 PET/PET 0,5 350 1 keine 2 1 PET / PET 0.5 350 1 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
3 2 Glas/Glas 0,4 350 1 408 keine 3 2 glass / glass 0.4 350 1 408 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
4 2 PET/PET 0,4 350 1 keine 4 2 PET / PET 0.4 350 1 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
5 3 Glas/Glas 0,8 550 3 144 keine 5 3 glass / glass 0.8 550 3 144 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
6 3 PET/PET 0,8 450 3 keine 6 3 PET / PET 0.8 450 3 none
Beschädigung, vollständige Verklebung BeiKlebemasSubstrat/ US- US- Druck LebensOptischer / spiel senfilm Abdeckung Zeit Leis[MPa] dauer manueller Test Nr. Nr. [s] tung [h] Damage, complete bonding BeiKlebemasSubstrat / US- US-Druck LebensOptischer / spielsenfilm Cover Time Leis [MPa] duration manual test Nr. No. [s] tung [h]
[W]  [W]
7 4 Glas/Glas 0,5 400 1 45 keine  7 4 glass / glass 0.5 400 1 45 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
8 4 PET/PET 0,5 400 1 keine 8 4 PET / PET 0.5 400 1 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
9 5 Glas/Glas 0,6 400 1 235 keine 9 5 glass / glass 0.6 400 1 235 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
10 5 PET/PET 0,6 400 1 keine 10 5 PET / PET 0.6 400 1 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
11 6 Glas/Glas 0,8 450 1 680 keine 11 6 glass / glass 0.8 450 1 680 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
12 6 PET/PET 0,8 450 1 keine 12 6 PET / PET 0.8 450 1 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
13 7 Glas/Glas 0,6 400 1 139 keine 13 7 glass / glass 0.6 400 1 139 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
14 7 PET/PET 0,6 400 1 keine 14 7 PET / PET 0.6 400 1 none
Beschädigung, vollständige Verklebung BeiKlebemasSubstrat/ US- US- Druck LebensOptischer / spiel senfilm Abdeckung Zeit Leis[MPa] dauer manueller TestDamage, complete bonding BeiKlebemasSubstrat / US-US-Druck LebensOptischer / spielsenfilm Cover Time Leis [MPa] duration manual test
Nr. Nr. [s] tung [h] No. no. [S] tung [h]
[W]  [W]
15 8 Glas/Glas 0,6 350 1 380 keine  15 8 glass / glass 0.6 350 1 380 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
16 8 PET/PET 0,6 350 1 keine 16 8 PET / PET 0.6 350 1 none
Beschädigung, vollständige Verklebung  Damage, complete bonding
Die Tests zeigen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Verkapselungen hergestellt werden können, die in ihrer Dichtheit lediglich durch die Permeationseigenschaften (insbesondere für Wasserdampf) der verwendeten aktiverbaren Klebersysteme bestimmt werden. Durch das Verklebungsverfahren makroskopisch nicht vollständig abgedichtete Prüfkörper zeigten dagegen in der Regel eine Lebensdauer von weniger als 1 h. The tests show that with the method according to the invention encapsulations can be produced which are determined in their tightness only by the permeation properties (in particular for water vapor) of the active adhesive systems used. On the other hand, specimens which were not completely sealed macroscopically by the bonding method generally showed a service life of less than 1 h.
Induktionserwärmung induction heating
Das Verklebungsverfahren wurde mit Hilfe einer modifizierten Induktionsanlage des Typs EW5F der Firma IFF GmbH, Ismaning, durchgeführt. Als Induktor zum lokalen Bereitstellen des Magnet-Wechselfeldes dient hier eine mit einem Ferritkern ausgerüstete Spule. Figur 4 zeigt schematisch die Anordnung in der Seitenansicht (nicht maßstäblich): The bonding process was carried out with the aid of a modified induction installation of type EW5F from IFF GmbH, Ismaning. As an inductor for local provision of the alternating magnetic field is used here equipped with a ferrite core coil. Figure 4 shows schematically the arrangement in the side view (not to scale):
Dabei zeigt 1 1 den Schichtaufbau für den Caiciumtest und 12 einen Ferritkern, welcher von einer Spule 13 umwunden ist. Der Ferritkern 12 ist in seinen Abmessungen denen des Klebebandelements angepasst. 1 1 shows the layer structure for the Caiciumtest and 12 a ferrite core, which is wound by a coil 13. The ferrite core 12 is adapted in its dimensions to those of the adhesive tape element.
Der Induktor wurde in eine Matrix aus Polyetheretherketon (PEEK) eingebettet und die so erhaltene Anordnung als unteres Pressstempelelement einer Pressvorrichtung eingesetzt, die zudem ein oberes Pressstempelelement aufweist. Der Anpressdruck aufgrund der Kraft F, mit dem der Schichtaufbau zwischen dem unteren Pressstempelelement und dem oberen Pressstempelelement senkrecht zu den Seitenflächen des hitzeaktiviert verklebbaren Flächengebildes beaufschlagt wurde, ist jeweils in Tabelle 3 angegeben. Der Abstand der Verklebungsfuge zum Induktor betrug jeweils ca. 3 mm. Bei den Polyesterfolien wurde entsprechend eine PTFE-Platte untergelegt. The inductor was embedded in a matrix of polyetheretherketone (PEEK) and the assembly thus obtained was used as the lower punch element of a pressing device, which also has an upper punch element. The contact pressure due to the force F, with which the layer structure between the lower Press punch element and the upper punch element was applied perpendicular to the side surfaces of the heat-activated bondable sheet is shown in Table 3, respectively. The distance between the bond line and the inductor was approx. 3 mm in each case. In the polyester films, a PTFE plate was placed accordingly.
Mit Hilfe der modifizierten Induktionsanlage wurden für die Untersuchungen Magnet- Wechselfelder einer Frequenz von 10 kHz bei einer Pulsweite von 10 % erzeugt. Die Pulsweite gibt den prozentualen Anteil der Pulsdauer (Pulslänge) des Magnet- Wechselfelds an der Gesamtperiodendauer (der Summe aus Pulsdauer und der Dauer der Pausen zwischen zwei aufeinander folgenden Pulsen) des Magnet-Wechselfelds an. With the aid of the modified induction system, magnetic fields of a frequency of 10 kHz and a pulse width of 10% were generated for the investigations. The pulse width indicates the percentage share of the pulse duration (pulse length) of the alternating magnetic field in the total period of time (the sum of the pulse duration and the duration of the pauses between two successive pulses) of the alternating magnetic field.
Die Zeit, in der das hitzeaktiviert verklebbare Flächengebilde dem gepulsten Magnet- Wechselfeld ausgesetzt war (also die Dauer der induktiven Erwärmung) lag in einem Bereich von 0,5 bis 2 s. Nach dem Abschalten des Magnetfelds wurde der Pressdruck noch für weitere 30 s aufrecht erhalten, um eine Verfestigung des Klebstoffs zu ermöglichen. The time in which the heat-activated bondable sheet was exposed to the pulsed alternating magnetic field (ie the duration of the inductive heating) was in a range of 0.5 to 2 s. After switching off the magnetic field, the pressing pressure was maintained for a further 30 seconds to allow solidification of the adhesive.
Tabelle 3 zeigt die Versuche und deren Ergebnisse im Überblick: Table 3 shows the experiments and their results at a glance:
BeiKlebemasSubstrat/ IndukPulsDruck LebensOptischer / manueller spiel senfilm Abdeckung tions- weite [MPa] dauer TestWith adhesives Substrate / Induction pulse Pressure Life Optical / manual clearance Film coverage [MPa] Duration Test
Nr. Nr. zeit [%] [h] Number no. Time [%] [h]
[s]  [S]
15 1 Glas/Glas 1 10 2 324 keine Beschädigung, vollständige Verklebung 15 1 glass / glass 1 10 2 324 no damage, complete bonding
16 1 PET/PET 1 10 2 keine Beschädigung, vollständige Verklebung16 1 PET / PET 1 10 2 no damage, complete bonding
17 2 Glas/Glas 1 10 2 385 keine Beschädigung, vollständige Verklebung17 2 glass / glass 1 10 2 385 no damage, complete bonding
18 2 PET/PET 1 10 2 keine Beschädigung, vollständige Verklebung BeiKlebemasSubstrat/ IndukPulsDruck LebensOptischer / manueller spiel senfilm Abdeckung tions- weite [MPa] dauer Test Nr. Nr. zeit [%] [h] 18 2 PET / PET 1 10 2 no damage, complete bonding For adhesives Substrate / Induced Pulse Pressure Life Optical / Manual clearance Film coverage Range [MPa] Duration Test No. No. time [%] [h]
[s]  [S]
19 3 Glas/Glas 2 10 10 1 13 keine Beschädigung, vollständige Verklebung 19 3 glass / glass 2 10 10 1 13 no damage, complete bonding
20 3 PET/PET 2 10 10 leichte Verformung im 20 3 PET / PET 2 10 10 slight deformation in the
Klebefugenbereich, vollständige Verklebung Adhesive joint area, complete bonding
21 4 Glas/Glas 1 10 2 64 keine Beschädigung, vollständige Verklebung21 4 Glass / Glass 1 10 2 64 no damage, complete bonding
22 4 PET/PET 1 10 2 keine Beschädigung, vollständige Verklebung22 4 PET / PET 1 10 2 no damage, complete bonding
23 5 Glas/Glas 1 ,5 10 2 201 keine Beschädigung, vollständige Verklebung23 5 glass / glass 1, 5 10 2 201 no damage, complete bonding
24 5 PET/PET 1 ,5 10 2 keine Beschädigung, vollständige Verklebung24 5 PET / PET 1, 5 10 2 no damage, complete bonding
25 6 Glas/Glas 2 10 2 587 keine Beschädigung, vollständige Verklebung25 6 Glass / Glass 2 10 2 587 no damage, complete bonding
26 6 PET/PET 2 10 2 leichte Verformung im 26 6 PET / PET 2 10 2 slight deformation in the
Klebefugenbereich, vollständige Verklebung  Adhesive joint area, complete bonding
Die Tests zeigen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Verkapselungen hergestellt werden können, die in ihrer Dichtheit lediglich durch die Permeationseigenschaften (insbesondere für Wasserdampf) der verwendeten aktiverbaren Klebersysteme bestimmt werden. Durch das Verklebungsverfahren makroskopisch nicht vollständig abgedichtete Prüfkörper zeigten dagegen in der Regel eine Lebensdauer von weniger als 1 h. The tests show that with the method according to the invention encapsulations can be produced which are determined in their tightness only by the permeation properties (in particular for water vapor) of the active adhesive systems used. By the bonding process macroscopically not fully sealed specimens, however, usually showed a life of less than 1 h.
Mit einer Infrarotkamera des Typs ΤΊ20 der Firma. Fluke wurden die in Flächengebilden entsprechend Versuch 6 auftretenden Temperaturen ermittelt. Dazu wurde die Abdeckung im vorbeschriebenen Schichtverbund weggelassen sowie die Pressvorrichtung während der Induktionszeit nicht geschlossen, so dass eine Seite des hitzeaktiviert verklebenden Flächengebildes für die Kamera sichtbar war. Die Induktionszeit wurde variiert. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 dargestellt: With an infrared camera of the type ΤΊ20 of the company. Fluke were the temperatures occurring in fabrics according to experiment 6 determined. For this purpose, the cover in the above-described composite layer was omitted and the pressing device was not closed during the induction time, so that one side of the heat-activated adhesive sheet was visible to the camera. The induction time was varied. The result is shown in Table 4:
Figure imgf000047_0001
Figure imgf000047_0001
Die ermittelten Temperaturen sind auch repräsentativ für die anderen Beispielverklebungen, da der Suszeptor für das Magnetfeld jeweils in Material und Abmessungen identisch ist. The temperatures determined are also representative of the other example bonds, since the magnetic field susceptor is identical in both material and dimensions.
Durchführung und Ergebnisse Vergleichsverfahren: Implementation and results Comparison method:
Zum Vergleich wurde eine Erwärmung mittels einer konventionellen Heizpresse der Firma Mühlbauer durchgeführt. Es wurden obere (der Abdeckung zugewandte) Heizpresswerkzeuge aus Aluminium eingesetzt, die die Form der Verklebungsfläche für den Calciumtest aufweisen. Als unteres Werkzeug diente eine Aluminiumplatte, die Raumtemperatur aufwies. Mit dem oberen Presswerkzeug wurde der angegebene Druck (bezogen auf die Verklebungsfläche) und durch Wärmeleitung die Wärme eingebracht. Vor dem Heizpressen wurden die Probekörper auf dem unteren Werkzeug mechanisch fixiert. Nach dem Ablauf der Heizpresszeit wurde das obere beheizte Werkzeug kurz geöffnet, eine auf Raumtemperatur befindliche Aluminiumplatte zwischengelegt und sodann der Pressdruck für weitere 30 s wiederhergestellt, um eine Verfestigung des Klebstoffs zu ermöglichen. Es wurden hitzeaktiviert verklebende Flächengebilde entsprechend der Dicke für die Ultraschallverklebung (25 μηη) verwendet. For comparison, a heating was carried out by means of a conventional hot press Mühlbauer. Upper (cover-facing) aluminum die-pressing tools were used which have the shape of the bonding surface for the calcium test. The bottom tool was an aluminum plate that had room temperature. With the upper pressing tool, the specified pressure (based on the bond area) and heat was introduced by heat conduction. Before the hot pressing, the specimens were mechanically fixed on the lower tool. After the heat press time had elapsed, the upper heated tool was briefly opened, an aluminum plate at room temperature was interposed, and then the press pressure restored for a further 30 seconds to allow the adhesive to solidify. There were used heat activated bonding fabrics according to the thickness for the ultrasonic bonding (25 μηη).
Tabelle 4 zeigt die Versuche und deren Ergebnisse im Überblick: Table 4 shows the experiments and their results at a glance:
BeiKlebemasSubstrat/ Heiz- WerkDruck LebensOptischer / spiel senfilm Abdeckung Dresszeit zeugtem[MPa] dauer manueller Test Nr. Nr. [s] peratur [h] For adhesivesSubstrate / heating plantPrint lifeOptical / performance film coverage Dress time test [MPa] duration manual test no. [S] temperature [h]
[°C]  [° C]
V1 1 Glas/Glas 1 250 2 keine  V1 1 glass / glass 1 250 2 none
Beschädigung, keine Verklebung Damage, no sticking
V2 1 Glas/Glas 5 250 2 338 keine V2 1 glass / glass 5 250 2 338 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
V3 1 PET/PET 1 200 2 deutliche V3 1 PET / PET 1 200 2 distinct
Verformung im Klebefugenbereich, keine Verklebung Deformation in the adhesive joint area, no sticking
V4 1 PET/PET 5 200 2 deutliche V4 1 PET / PET 5 200 2 distinct
Beschädigung im Klebefugenbereich, vollständige Verklebung Damage in the adhesive joint area, complete bonding
V5 1 PET/PET 10 160 2 leichte V5 1 PET / PET 10 160 2 light
Verformung im Klebefugenbereich, vollständige Verklebung Deformation in the adhesive joint area, complete bonding
V6 3 Glas/Glas 5 250 10 125 keine V6 3 glass / glass 5 250 10 125 none
Beschädigung, vollständige Verklebung BeiKlebemasSubstrat/ Heiz- WerkDruck LebensOptischer / spiel senfilm Abdeckung jresszeit zeugtem[MPa] dauer manueller TestDamage, complete bonding For adhesives, substrate / heating plantPrint lifeOptical / play senfilm coverage jresszeit zeugtem [MPa] duration manual test
Nr. Nr. [s] peratur [h] No. [S] peratur [h]
[°C]  [° C]
V7 3 PET/PET 10 160 10 leichte  V7 3 PET / PET 10 160 10 light
Verformung im Klebefugenbereich, vollständige Verklebung, nur thermoplastisch, da Aktivierungstempera tur nicht erreicht Deformation in the adhesive joint area, complete bonding, only thermoplastic, since activation temperature is not reached
V8 3 PET/PET 30 180 10 deutliche V8 3 PET / PET 30 180 10 distinct
Beschädigung im Klebefugenbereich, vollständige Verklebung Damage in the adhesive joint area, complete bonding
V9 6 Glas/Glas 1 250 2 keine V9 6 glass / glass 1 250 2 none
Beschädigung, keine Verklebung Damage, no sticking
V10 6 Glas/Glas 5 250 2 432 keine V10 6 glass / glass 5 250 2 432 none
Beschädigung, vollständige Verklebung Damage, complete bonding
V1 1 6 PET/PET 10 160 2 leichte V1 1 6 PET / PET 10 160 2 light
Verformung im Klebefugenbereich, vollständige Verklebung  Deformation in the adhesive joint area, complete bonding
Die Vergleichsuntersuchungen zeigen, dass mit dem Verfahren nach dem Stand der Technik Verkapselungen auf polymeren Substraten beziehungsweise mit polymeren Abdeckungen nur hergestellt werden können, wenn die Aktivierungstemperatur unterhalb einer Temperatur von etwa 170 °C liegt, nämlich der Temperatur, bei der die Polymerfolie durch den Heizstempel deutlich beschädigt wird. Auch in diesem Fall werden für die Herstellung der Verklebung wesentlich längere Zeiten benötigt, als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Auch toleriert das erfindungsgemäße Verfahren eine kurzzeitige, aufgrund der kurzen Prozesszeit im Wesentlichen auf die aktivierbare Klebemasse beschränkte Überhitzung (das heißt, über die für das Substrat verträgliche Temperatur hinausgehende Erwärmung) innerhalb der Klebefuge ohne nennenswerte Beschädigung der PET-Folie (Beispiel 26). The comparative studies show that with the method according to the prior art encapsulations on polymeric substrates or with polymeric covers can be made only if the activation temperature is below a temperature of about 170 ° C, namely the temperature at which the polymer film by the heating punch is clearly damaged. Also in this case much longer times are required for the production of the bond, as in the inventive method. Also, the inventive method tolerates a short-term, due to the short process time mainly limited to the activatable adhesive overheating (that is, beyond the tolerable temperature for the substrate temperature) within the adhesive joint without significant damage to the PET film (Example 26).

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Kapselung einer elektronischen Anordnung gegen Permeanten, bei dem Method for encapsulating an electronic device against permeants, in which
• ein Flächengebilde, umfassend zumindest eine thermisch aktivierbare Haft- oder Heißschmelzklebemasse bereitgestellt wird und  A sheet comprising at least one thermally activatable adhesive or hot-melt adhesive is provided, and
• das Flächengebilde zumindest um die zu kapselnden Bereiche der elektronischen Anordnung auf einem die elektronische Anordnung tragenden/umfassenden Substrat appliziert wird,  The sheet is applied at least to the areas of the electronic arrangement to be encapsulated on a substrate carrying the electronic arrangement,
• die elektronische Anordnung und die diese zumindest umgebende Klebemasse mit einer Abdeckung versehen wird, wobei die Klebemasse mit der Abdeckung in Kontakt gebracht wird und  • the electronic device and the at least surrounding adhesive is provided with a cover, wherein the adhesive is brought into contact with the cover, and
• die Klebemasse sodann zumindest in einem Teilbereich ihrer Fläche thermisch aktiviert wird, so dass ein Verbund zumindest mit Substrat und Abdeckung gebildet wird,  The adhesive is then thermally activated at least in a partial area of its surface, so that a composite is formed at least with the substrate and cover,
wobei die zur Aktivierung erforderliche Wärme im Wesentlichen in dem die Klebemasse zumindest umfassenden Flächengebilde selbst erzeugt wird. wherein the heat required for activation is generated substantially in the sheet at least comprising the adhesive itself.
Verfahren zur Kapselung einer elektronischen Anordnung gegen Permeanten, bei dem Method for encapsulating an electronic device against permeants, in which
• ein Flächengebilde, umfassend zumindest eine thermisch aktivierbare Haft- oder Heißschmelzklebemasse bereitgestellt wird und  A sheet comprising at least one thermally activatable adhesive or hot-melt adhesive is provided, and
• das Flächengebilde zumindest um die zu kapselnden Bereiche der elektronischen Anordnung auf einem die elektronische Anordnung tragenden/umfassenden Substrat oder auf einer zur Kapselung der elektronischen Anordnung vorgesehen Abdeckung appliziert wird,  The sheet is applied at least to the areas of the electronic arrangement to be encapsulated on a substrate carrying the electronic arrangement or on a cover provided for encapsulating the electronic arrangement,
• die elektronische Anordnung mit der Abdeckung versehen wird, die jene zumindest umgebende Klebemasse trägt, wobei die Klebemasse zumindest mit dem Substrat in Kontakt gebracht wird und  • the electronic device is provided with the cover which carries those at least surrounding adhesive, wherein the adhesive is brought into contact at least with the substrate, and
• die Klebemasse sodann zumindest in einem Teilbereich ihrer Fläche thermisch aktiviert wird, so dass ein Verbund zumindest mit Substrat und Abdeckung gebildet wird, wobei die zur Aktivierung erforderliche Wärme im Wesentlichen in dem die Klebemasse zumindest umfassenden Flächengebilde selbst erzeugt wird. The adhesive is then thermally activated at least in a partial area of its surface, so that a composite is formed at least with the substrate and cover, wherein the heat required for activation is generated substantially in the sheet at least comprising the adhesive itself.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, Method according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Wärme im zumindest die Klebemasse enthaltenden Flächengebilde durch Ultraschall erzeugt wird.  the heat in the at least the adhesive-containing sheet is generated by ultrasound.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, Method according to at least one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Wärme im zumindest die Klebemasse enthaltenden Flächengebilde durch magnetische Induktion erzeugt wird.  the heat is generated in the at least the adhesive-containing sheet by magnetic induction.
Verfahren nach Anspruch 4, Method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Induktor in zumindest einem Presswerkzeug integriert ist.  the inductor is integrated in at least one pressing tool.
Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, Method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Induktionserwärmung unter Verwendung eines Magnetfeldes erfolgt, dessen Frequenz im Mittelfrequenzbereich von 100 Hz bis 200 kHz liegt, und/oder zur Induktionserwärmung Erwärmungszeiten zwischen 0, 1 und 10 s eingesetzt werden.  the induction heating is carried out using a magnetic field whose frequency is in the mid-frequency range of 100 Hz to 200 kHz, and / or for induction heating heating times between 0, 1 and 10 s are used.
Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, Method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die aktivierbare Klebemasse eine aktivierbare Haftklebemasse ist.  the activatable adhesive is an activatable PSA.
Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, Method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in dem Flächengebilde, insbesondere in der Klebemasse des Flächengebildes Eisenoxid-Teilchen, die von Siliziumdioxid umhüllt sind, vorhanden sind.  in the sheet, in particular in the adhesive of the sheet iron oxide particles, which are surrounded by silica, are present.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 9. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Substratmaterial und/oder die Abdeckung mit einer Permeationsbarriere für Sauerstoff und Wasserdampf versehen ist, wobei die Permeationsbarriere eine Wert für WVTR von < 10"1 g/(m2d) und/oder für OTR von < 10"1 cm3/(m2d bar), insbesondere für WVTR von < 10"2 g/(m2d) und/oder für OTR von < 10"2 cm3/(m2d bar) aufweist. the substrate material and / or the cover with a permeation barrier for Oxygen and water vapor is provided, wherein the permeation barrier has a value for WVTR of <10 "1 g / (m 2 d) and / or for OTR of <10 " 1 cm 3 / (m 2 d bar), in particular for WVTR of < 10 "2 g / (m 2 d) and / or for OTR of <10 " 2 cm 3 / (m 2 d bar).
10. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 10. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Substratmaterial und/oder die Abdeckung eine mittlere Transmission im sichtbaren Bereich des Lichts von mindestens 75 %, bevorzugt höher als 85 % aufweisen.  the substrate material and / or the cover have an average transmission in the visible range of the light of at least 75%, preferably higher than 85%.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 11. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die aktivierbare Klebemasse einen mechanischen Verlustfaktor tan δ von mehr als 0, 1 , bevorzugt von mehr als 1 aufweist und/oder die Differenz tan 5Kiebemasse - tanthe activatable adhesive has a mechanical loss factor tan δ of more than 0, 1, preferably of more than 1 and / or the difference tan 5 K i e - tan
Ssubstrat beziehungsweise Abdeckung bevorzugt mindestens 1 beträgt. Ssubstrate or cover is preferably at least 1.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 12. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die aktivierbare Klebemasse eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 20 MS/m bei the activatable adhesive contributes an electrical conductivity of more than 20 MS / m
23 °C aufweist. 23 ° C has.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 13. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die aktivierbare Klebemasse eine WVTR von weniger als 100 g/m2d, insbesondere weniger als 10 g/m2d und/oder eine OTR von weniger als 8000 cm3/m2d bar, insbesondere von weniger als 3000 cm3/m2d bar und ganz besonders weniger als 100 cm3/m2d bar aufweist. the activatable adhesive has a WVTR of less than 100 g / m 2 d, in particular less than 10 g / m 2 d and / or an OTR of less than 8000 cm 3 / m 2 d bar, in particular less than 3000 cm 3 / m 2 d bar and especially less than 100 cm 3 / m 2 d bar.
14. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 14. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die aktivierbare Klebemasse mit Fängermaterial für die Permeanten ausgerüstet ist.  the activatable adhesive is equipped with capture material for the permeants.
15. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 15. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde für die Induktionserwärmung zumindest drei unterschiedliche Schichten umfasst, nämlich mindestens eine elektrisch leitende Schicht und mindestens eine hitzeaktiviert verklebende Klebemassenschicht sowie eine weitere Klebemassenschicht. characterized in that the sheet for induction heating comprises at least three different layers, namely at least one electrically conductive layer and at least one heat-activated adhesive layer and another adhesive layer.
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