WO2022184501A1

WO2022184501A1 - Beschichten von nanodrähten

Info

Publication number: WO2022184501A1
Application number: PCT/EP2022/054379
Authority: WO
Inventors: Olav Birlem; Florian DASSINGER; Sebastian Quednau; Farough ROUSTAIE
Original assignee: Nanowired Gmbh
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2022-09-09
Also published as: CN117015450A; EP4301533A1; JP2024512329A; TW202235364A; DE102021105129A1; KR20230154899A

Abstract

Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung (2) auf eine Vielzahl von Nanodrähten (1) auf einem Bauteil (4, 5), wobei das Verfahren umfasst: a) Behandeln der Nanodrähte (1) mit einer reduzierenden Substanz, b) Eintauchen der Nanodrähte (1) in eine Schutzsubstanz, c) Trocknen der Nanodrähte (1), so dass die Beschichtung (2) aus der Schutzsubstanz erhalten wird.

Description

Beschichten von Nanodrähten

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf eine Viel zahl von Nanodrähten auf einem Bauteil sowie ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen über eine Vielzahl von Nanodrähten, welche insbesondere erfindungsge mäß beschichtet sein können.

Es ist bekannt, Nanodrähte nach dem Wachstum mit einem Schutzlackzu verse hen. Mit dem Schutzlack werden die Nanodrähte temporär geschützt, bis die Nano drähte ihrer Bestimmung zugeführt werden. So können die Nanodrähte beispielsweise dazu verwendet werden, zwei Bauteile miteinander zu verbinden. Der Schutzlack schließt die Nanodrähte in ihrer Gesamtheit ein. Bevor die Nanodrähte ihrer Bestim mung zugeführt werden können, müssen die Nanodrähte freigelegt werden. Dazu muss der Schutzlack chemisch entfernt werden. Dies stellt einen zusätzlichen Verfah rensschritt dar und ist insoweit ungünstig. Auch wird dabei eine Chemikalie benötigt, die insbesondere flüssig oder gasförmig sein kann. Flüssige Chemikalien sind in Ferti gungsumgebungen generell unerwünscht. Zudem können Flüssigkeiten Rückstände auf dem behandelten Bauteil hinterlassen. Die Verwendung gasförmiger Chemikalien erfordert die Erzeugung einer entsprechenden Atmosphäre, was aufwendig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik eine Möglichkeit anzugeben, mit denen Nanodrähte so geschützt werden können, dass der Schutz einfach und rückstandsfrei entfernt werden kann.

Diese Aufgaben werden gelöst mit den Verfahren gemäß den unabhängigen An sprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung dargestellten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf eine Vielzahl von Nanodrähten auf einem Bauteil vorgestellt. Das Verfahren umfasst: a) Behandeln der Nanodrähte mit einer reduzierenden Substanz, b) Eintauchen der Nanodrähte in eine Schutzsubstanz, c) Trocknen der Nanodrähte, so dass die Beschichtung aus der Schutzsubstanz er halten wird. Die Schritte a), b) und c) werden vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.

Mit dem beschriebenen Verfahren können die Nanodrähte mit der Beschichtung geschützt werden, bis die Nanodrähte ihrer Bestimmung zugeführt werden. Das kann die Verbindung des Bauteils, auf dem sich die Nanodrähte befinden, mit einem weite ren Bauteil sein. Das Verfahren ist aber auch für andere Anwendungszwecke geeignet. Die mit dem Verfahren erhaltene Beschichtung kann besonders leicht entfernt werden, insbesondere ohne Einsatz von Chemikalien. In einigen Anwendungsfällen kann sogar darauf verzichtet werden, die Beschichtung zu entfernen.

Mit dem beschriebenen Verfahren können Nanodrähte geschützt werden. Unter einem Nanodraht (engl.„nanowire") wird hier jeder materielle Körper verstanden, der eine drahtähnliche Form und eine Größe im Bereich von wenigen Nanometern bis zu wenigen Mikrometern hat. Ein Nanodraht kann z.B. eine kreisförmige, ovale oder mehreckige Grundfläche aufweisen. Insbesondere kann ein Nanodraht eine hexago nale Grundfläche aufweisen.

Bevorzugt weisen die Nanodrähte eine Länge im Bereich von 100 nm [Nanome ter] bis 100 mΐti [Mikrometer], insbesondere im Bereich von 500 nm bis 60 mΐti auf. Wei terhin weisen die Nanodrähte bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 10 nm bis 10 mΐti, insbesondere im Bereich von 30 nm bis 2 mΐti auf. Dabei bezieht sich der Begriff Durchmesser auf eine kreisförmige Grundfläche, wobei bei einer davon abweichenden Grundfläche eine vergleichbare Definition eines Durchmessers heranzuziehen ist. Es ist besonders bevorzugt, dass alle verwendeten Nanodrähte die gleiche Länge und den gleichen Durchmesser aufweisen.

Das beschriebene Verfahren ist für verschiedenste Materialien der Nanodrähte anwendbar. Als Material der Nanodrähte bevorzugt sind elektrisch leitende Materia lien, insbesondere Metalle wie Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Zinn und Platin. Aber auch nichtleitende Materialien wie Metalloxide sind bevorzugt. Vorzugsweise sind alle Na nodrähte aus dem gleichen Material gebildet.

Die Nanodrähte können durch galvanisches Wachstum auf dem Bauteil erhalten worden sein. Die Nanodrähte sind vorzugsweise auf eine elektrisch leitende Oberflä che des Bauteils gewachsen. Sofern die Oberfläche Teil eines ansonsten nicht elektrisch leitenden Bauteils ist, kann die elektrische Leitfähigkeit z. B. durch eine Me- tallisierung erreicht worden sein. So kann z. B. ein nicht elektrisch leitendes Substrat mit einer dünnen Schicht Metall überzogen worden sein, um die Nanodrähte auf die dünne Schicht Metall zu wachsen.

Die Nanodrähte stehen vorzugsweise senkrecht auf der Oberfläche des Bauteils. Vorzugsweise ist ein jeweiliges erstes Ende der Nanodrähte mit der Oberfläche des Bauteils verbunden. Ein jeweiliges zweites Ende der Nanodrähte ist vorzugsweise von der Oberfläche beabstandet angeordnet. Denkbar ist aber beispielsweise auch, dass das Verfahren auf Nanodrähte angewendet wird, die auf der Oberfläche des Bauteils liegen.

Das Bauteil kann insbesondere ein elektronisches Bauteil sein. Beispielsweise kann das Bauteil ein Substrat, ein Siliziumchip oder ein sogenanntes printed Circuit board (PCB) sein. Das Verfahren kann allerdings auch auf jede andere Art von Bauteil angewendet werden.

In Schritt a) werden die Nanodrähte mit einer reduzierenden Substanz behandelt. Als reduzierende Substanz kommt jede chemische Substanz in Betracht, die eine re duzierende Wirkung auf die Oberfläche der Nanodrähte hat. Schritt a) kann alternativ auch derart formuliert werden, dass eine Oberfläche der Nanodrähte reduziert wird. Darunter ist eine chemische Reduktion zu verstehen. In Schritt a) werden insbesonde re Oxide auf der Oberfläche der Nanodrähte entfernt.

Die reduzierende Substanz kann flüssig oder gasförmig sein. Beispielsweise kann die reduzierende Substanz als Dampf vorliegen. Die reduzierende Substanz ist vor zugsweise eine Säure. Beispielsweise kann die reduzierende Substanz Ameisensäure sein, insbesondere Ameisensäuredampf. Alternativ kann die reduzierende Substanz flüssige Zitronensäure, Formiergas (engl, forming acid) oder Wasserstoffplasma sein.

Die Behandlung der Nanodrähte in Schritt a) erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Nanodrähte mit der reduzierenden Substanz beaufschlagt werden. Das kann im Falle einer flüssigen oder gasförmigen reduzierenden Substanz beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Nanodrähte mit der flüssigen oder gasförmigen reduzie renden Substanz besprüht werden. Im Fall einer gasförmigen reduzierenden Substanz können die Nanodrähte einer Atmosphäre ausgesetzt werden, die die reduzierende Substanz enthält. In Schritt b) werden die Nanodrähte in eine Schutzsubstanz eingetaucht. Die Schutzsubstanz ist vorzugsweise flüssig. Als Schutzsubstanz kommt jede chemische Substanz in Betracht, die sich an der Oberfläche der Nanodrähte ablagert, wenn die Nanodrähte in die Schutzsubstanz eingetaucht werden, und aus welcher sich durch Trocknen eine Beschichtung auf den Nanodrähten bildet. Daserfolgt in Schritte), in welchem die Nanodrähte getrocknet werden. Das kann aktiv oder passiv erfolgen. Ei ne aktive Trocknung liegt vor, wenn auf die Nanodrähte mit einer Maßnahme einge wirkt wird. Beispielsweise können die Nanodrähte einem Gasstrom ausgesetzt werden und/oder erwärmt werden. Eine passive Kühlung liegt vor, wenn die Nanodrähte trocknen, weil sie ihrer Umgebung ausgesetzt werden, ohne dass eine besondere Maßnahme zum Trocknen der Nanodrähte ergriffen wird.

Mit dem beschriebenen Verfahren wird eine Beschichtung der Nanodrähte erhal ten. Unter einer Beschichtung der Nanodrähte ist eine Schicht auf der Oberfläche der Nanodrähte zu verstehen. Die Beschichtung folgt also der Form der Nanodrähte. Die mit der Beschichtung beschichteten Nanodrähte stellen eine Struktur dar, die eben falls unter die obige Definition des Begriffs Nanodraht fällt. Die Beschichtung ist derart ausgebildet, dass zwischen der Beschichtung auf benachbarten der Nanodrähte ein Freiraum gebildet ist. Die Nanodrähte sind also trotz der Beschichtung voneinander beabstandet. Ein Schutzlack, welcher die Nanodrähte in ihrer Gesamtheit einschließt, ist mithin keine Beschichtung der Nanodrähte im hier verwendeten Sinne. Stattdessen würde ein solcher Schutzlack eine Beschichtung der Oberfläche des Bauteils bilden, in welchem die Nanodrähte eingeschlossen sind.

Die Beschichtung kann besonders leicht entfernt werden, wenn die Nanodrähte ihrer Bestimmung zugeführt werden. Dazu sind keine Chemikalien erforderlich. Inso weit sind die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden. Dass zum Ausbilden des Schutzes Chemikalien erforderlich sind, ist dabei unerheblich. So ist es üblicherweise ohne Schwierigkeiten möglich, zum Ausbilden eines Schutzes Chemika lien zu verwenden. Schließlich wird der Schutz dort aufgebracht, wo die Nanodrähte auch gewachsen werden. Das erfordert ohnehin den Einsatz von Chemikalien. Die zum Stand der Technik beschriebenen Probleme beziehen sich darauf, dass das Ent fernen des Schutzes durch Chemikalien nachteilig ist. Das liegt daran, dass der Schutz dort zu entfernen ist, wo die Nanodrähte ihrer Bestimmung zugeführt werden. Das kann durch das beschriebene Verfahren ein Ort sein, an dem keine Chemikalien ein gesetzt werden können oder sollen. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Schutzsub stanz eine organische Substanz.

Es hat sich herausgestellt, dass bereits eine Schicht aus wenigen Molekülen einer organischen Substanz ausreichen, um die Oberfläche der Nanodrähte vor Oxidation zu schützen.

Als Schutzsubstanz sind in dieser Ausführungsform bevorzugt: Benzotriazol, Imidazol, Polyvinylpyrrolidon, Benzimidazol, Thiol-basierte Substanzen oder Mercapto- Benzimidazol.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Schutzsubstanz ein Metall.

Es hat sich herausgestellt, dass bereits eine Schicht aus wenigen Atomen eines Metalls ausreichen, um die Oberfläche der Nanodrähte vor Oxidation zu schützen. Das Metall ist vorzugsweise ein Edelmetall. Das Metall wird für Schritt b) vorzugsweise in Form eines Tauchbades bereitgestellt. Das kann durch eine entsprechende Tempera tur und/oder dadurch erfolgen, dass das Metall in einem Lösungsmittel gelöst ist. So umfasst die Schutzsubstanz vorzugsweise ein Lösungsmittel. Das Lösungsmittel kann sich in Schritt c) verflüchtigen. Die Beschichtung ist in dem Fall durch den Teil der Schutzsubstanz gebildet, der sich nicht als Lösungsmittel verflüchtigt.

Als Schutzsubstanz sind in dieser Ausführungsform bevorzugt: Silber und Gold.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Schutzsub stanz unter Berücksichtigung des Materials der Nanodrähte derart gewählt, dass sich die Schutzsubstanz in Schritt b) zumindest teilweise durch Physiosorption an den Na- nodrähten ablagert.

Bei der Physiosorption lagern sich Moleküle und/oder Atome aus der Schutzsub stanz durch Van-der-Waals-Kräfte an der Oberfläche der Nanodrähte ab. Der Fall, dass sich die Schutzsubstanz in Schritt b) nur teilweise durch Physiosorption an den Nano- drähten ablagert, kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass die Schutzsubstanz ein Lösungsmittel enthält und sich nur die übrigen Anteile der Schutzsubstanz an der Oberfläche der Nanodrähte ablagern.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens hat die durch die Schritte a) bis c) gebildete Beschichtung auf den Nanodrähten eine durchschnittliche Stärke von höchstens 20 Atom- oder Moleküllagen, insbesondere von höchstens 10 Atom- oder Moleküllagen.

Durch die geringe Stärke der Beschichtung kann die Beschichtung auf den Nano- drähten verbleiben, wenn die Nanodrähte ihrer Bestimmung zugeführt werden. So kann das Bauteil mit den Nanodrähten beispielsweise über die Vielzahl der Nanodräh te mit einem weiteren Bauteil verbunden werden, ohne die Beschichtung entfernen zu müssen. Die Verbindung kann über die Beschichtung zwischen den Nanodrähten und einer Oberfläche des weiteren Bauteils ausgebildet werden oder über die Beschich tung zwischen den Nanodrähten und Nanodrähten auf der Oberfläche des weiteren Bauteils. Die Nanodrähte auf der Oberfläche des weiteren Bauteils sind vorzugsweise ebenfalls beschichtet, so dass die Verbindung zwischen den Beschichtungen ausge bildet wird. Alternativ kann die Beschichtung leicht mechanisch entfernt werden, bei spielsweise indem die Nanodrähte mit der Oberfläche des weiteren Bauteils oder mit Nanodrähten darauf in Kontakt gelangen. Durch Erwärmen kann die Beschichtung zudem zersetzt werden.

Eine Beschichtung mit der beschriebenen geringen Stärke kann durch die Schritte a) bis c) erhalten werden. Die Stärke wird insbesondere beeinflusst durch das Material der Nanodrähte, die chemische Zusammensetzung der in Schritt a) verwendeten re duzierenden Substanz, die chemische Zusammensetzung der in Schritt b) verwende ten Schutzsubstanz, insbesondere die Konzentration der reduzierenden Substanz so wie durch Prozessparameter wie Dauer der Schritte a), b) und c) oder Temperatur der Nanodrähte während der Schritte a), b) und c). Wie diese Faktoren für eine gewünsch te Stärke der Beschichtung zu wählen sind, kann durch Experimente ermittelt werden.

Ist die Beschichtung aus Atomen ausgebildet, hat die Beschichtung eine durch schnittliche Stärke von höchstens 20 Atomlagen, insbesondere höchstens 10 Atomla gen. Ist die Beschichtung aus Molekülen ausgebildet, hat die Beschichtung eine durchschnittliche Stärke von höchstens 20 Moleküllagen, insbesondere höchstens 10 Moleküllagen.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Bauteil zwischen Schritt a) und b) und/oder zwischen Schritt b) und c) mit einem Spülfluid gespült. Der„und"-Fall ist bevorzugt. Durch das Spülen kann eine besonders dünne Beschichtung erhalten werden. Als Spülfluid kommt insbesondere ein Lösungsmittel wie Wasser in Betracht. Durch das Spülen zwischen Schritt a) und Schritt b) kann eine Wechselwirkung zwischen der reduzierenden Substanz und der Schutzsubstanz verhindert werden. Durch das Spü len zwischen Schritt b) und Schritt c) können Bestandteile der Schutzsubstanz entfernt werden, so dass diese sich nicht in Schritt c) als ungewünschte Rückstände auf den Nanodrähten ablagern.

Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen übereine Vielzahl von Nanodrähten vorgestellt. Das Verfahren umfasst:

A) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten mit einer Beschichtung auf mindes tens einem der Bauteile,

B) Zusammenführen der Bauteile, so dass die Bauteile über die Nanodrähte mitei nander verbunden werden.

Die beschriebenen Vorteile und Merkmale des Verfahrens zum Aufbringen einer Be schichtung auf eine Vielzahl von Nanodrähten auf einem Bauteil sind auf das Verfah ren zum Verbinden von zwei Bauteilen über eine Vielzahl von Nanodrähten anwend bar und übertragbar, und umgekehrt.

Die Schritte A) und B) werden in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Vor zugsweise folgt Schritt B) unmittelbar auf Schritt A). Insbesondere ist es bevorzugt, dass zwischen den Schritten A) und B) die Beschichtung nicht entfernt wird. Die Be schichtung wird allenfalls in Schritt B) durch das Zusammenführen der Bauteile oder in einem an Schritt B) anschließenden Schritt entfernt. Bevorzugt ist also, dass die Be schichtung zu Beginn von Schritt B) noch vorliegt.

Durch die Nanodrähte bildet sich die Verbindung über eine besonders große Kon taktfläche aus. Dadurch kann eine besonders mechanisch stabile, elektrisch leitfähige und/oder thermisch leitfähige Verbindung erhalten werden. Mit dem beschriebenen Verfahren können beispielsweise zwei elektronische Bauteile miteinander verbunden werden. Allerdings ist das beschriebene Verfahren nicht auf Anwendungen aus dem Bereich der Elektronik beschränkt.

Es genügt, dass die Nanodrähte auf einem der beiden Bauteile bereitgestellt wer den. In dem Fall kommen in Schritt B) die Nanodrähte auf einem ersten der Bauteile über die Beschichtung mit der Oberfläche eines zweiten der Bauteile in Kontakt. Denkbar ist, dass die Beschichtung zwischen den Nanodrähten und der Oberfläche des zweiten Bauteils verbleibt. Alternativ kann die Beschichtung stellenweise oder vollständig durch das Zusammenführen der beiden Bauteile oder durch einen an schließenden Verfahrensschritt entfernt werden. Soweit die Beschichtung entfernt wird, kommt es zu einem unmittelbaren Kontakt zwischen den Nanodrähten und der Oberfläche des zweiten Bauteils. Ob und inwieweit die Beschichtung beim Zusammen führen der beiden Bauteile entfernt wird, kann von der Stärke der Beschichtung, vom Material der Beschichtung, vom Material der Oberfläche des zweiten Bauteils und/oder vom Material der Nanodrähte abhängen.

Alternativ kann in Schritt A) auf beiden Bauteilen jeweils eine Vielzahl von Nano drähten bereitgestellt werden. Vorzugsweise sind die Nanodrähte auf beiden Bautei len mit einer jeweiligen Beschichtung beschichtet. In Schritt B) kommen die Nanodräh te auf einem ersten der Bauteile über die jeweilige Beschichtung mit den Nanodrähten auf dem zweiten Bauteil in Kontakt. Sind die Nanodrähte auf beiden Bauteilen be schichtet, entsteht der Kontakt zwischen Beschichtung und Beschichtung. Die Be schichtungen können zwischen den Nanodrähten verbleiben. Alternativ können die Beschichtungen stellenweise oder vollständig durch das Zusammenführen der beiden Bauteile oder in einem anschließenden Verfahrensschritt entfernt werden. Soweit die Beschichtung entfernt wird, kommt es zu einem unmittelbaren Kontakt zwischen den Nanodrähten. Ob und inwieweit die Beschichtung beim Zusammenführen der beiden Bauteile entfernt wird, kann von der Stärke der Beschichtung, vom Material der Be schichtung, vom Material der Oberfläche des zweiten Bauteils und/oder vom Material der Nanodrähte abhängen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Beschichtung in Schritt A) mit dem beschriebenen Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf eine Vielzahl von Nanodrähten auf einem Bauteil erhalten.

Werden die Nanodrähte in Schritt A) auf nur einem der Bauteile bereitgestellt, wird das zuvor beschriebene Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf eine Viel zahl von Nanodrähten auf einem Bauteil auf die Nanodrähte auf diesem Bauteil ange wendet. Werden die Nanodrähte in Schritt A) auf beiden Bauteilen bereitgestellt, wird das zuvor beschriebene Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf eine Viel zahl von Nanodrähten auf einem Bauteil auf jeweils auf die Nanodrähte auf den beiden Bauteilen angewendet. Die Verbindung der beiden Bauteile kann bereits bei Raumtemperatur ausgebildet werden. Das gilt insbesondere für den Fall, dass die Nanodrähte auf beiden Bauteilen bereitgestellt werden.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin:

C) zumindest teilweises Entfernen der Beschichtung der Nanodrähte durch Erwär men.

Schritt C) wird vorzugsweise nach Schritt B) durchgeführt. Durch das Erwärmen kann die Beschichtung teilweise, vorzugsweise ganz, entfernt werden. Die Erwärmung erfolgt vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens 90 °C, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 90 bis 150 °C.

Das Erwärmen ist insbesondere in dem Fall bevorzugt, dass die Nanodrähte in Schritt A) nur auf einem der beiden Bauteile bereitgestellt werden. In dem Fall erfolgt das Erwärmen vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens 170 °C, insbesonde re auf eine Temperatur im Bereich von 170 bis 230 °C. Durch das Erwärmen können sich die Nanodrähte auf dem ersten Bauteil besonders gut mit der Oberfläche des zweiten Bauteils verbinden.

Durch das Erwärmen können sich die Nanodrähte derart untereinander verbin den, dass die Nanodrähte anschließend nicht mehr als solche zu erkennen sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren und die darin dargestellten Größenverhältnisse sind nur schematisch. Es zeigen:

Fig. 1 : das Ergebnis eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbringen einer Beschichtung auf eine Vielzahl von Nanodrähten auf einem Bau teil,

Fig. 2: das Ergebnis einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Verfahrens zum Verbinden von zwei Bauteilen über eine Vielzahl von Nanodrähten,

Fig. 3: das Ergebnis einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Verfahrens zum Verbinden von zwei Bauteilen über eine Vielzahl von Nanodrähten, Fig. 4: das Ergebnis einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Verfahrens zum Verbinden von zwei Bauteilen über eine Vielzahl von Nanodrähten.

Fig. 1 zeigt ein Bauteil 4 mit einer Vielzahl von Nanodrähten 1, die eine Beschichtung 2 aufweisen. Die Beschichtung 2 wurde mit folgendem Verfahren erhalten: a) Behandeln der Nanodrähte 1 mit einer reduzierenden Substanz, b) Eintauchen der Nanodrähte 1 in eine Schutzsubstanz, c) Trocknen der Nanodrähte 1, so dass die Beschichtung 2 aus der Schutzsubstanz erhalten wird.

Die Schutzsubstanz kann eine organische Substanz und/oderein Metall umfassen. Die Schutzsubstanz wurde unter Berücksichtigung des Materials der Nanodrähte 1 derart gewählt, dass sich die Schutzsubstanz in Schritt b) zumindest teilweise durch Physio- sorption an den Nanodrähten 1 ablagert. Die durch die Schritte a) bis c) gebildete Be schichtung 2 hat auf den Nanodrähten 1 eine durchschnittliche Stärke von höchstens 20 Atom- oder Moleküllagen. Das Bauteil 4 wird zwischen Schritt a) und b) und zwi schen Schritt b) und c) mit einem Spülfluid gespült.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung 3 mit einem ersten Bauteil 4 und einem zweiten Bauteil 5. Die beiden Bauteile 4,5 sind übereine Vielzahl von Nanodrähten 1 miteinander ver bunden. Die Nanodrähte 1 weisen eine Beschichtung 2 auf. Die Anordnung 3 wurde mit einem Verfahren erhalten, das umfasst:

A) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten 1 mit einer Beschichtung 2 auf die beiden Bauteile 4,5,

B) Zusammenführen der beiden Bauteile 4,5, so dass die beiden Bauteile 4,5 über die Vielzahl der Nanodrähte 1 miteinander verbunden werden.

In der gezeigten Ausführungsform ist die Beschichtung 2 in Schritt B) derart teilweise erhalten geblieben, dass benachbarte der Nanodrähte 1 über die Beschichtung 2 mit einander verbunden sind. Zu erkennen ist aber auch, dass die Beschichtung 2 zwi schen den Nanodrähten 1 stellenweise aufgebrochen ist. Das ist durch das Zusam menführen der Bauteile 4,5 entstanden. An den aufgebrochenen Stellen halten die Nanodrähte 1 besonders gut aneinander. Zu beachten ist, dass die Figuren nur sche matisch sind. Insbesondere ist die Beschichtung 2 zur Veranschaulichung überver hältnismäßig dick gezeigt. Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnung 3 mit einem ersten Bauteil 4 und einem zweiten Bauteil 5. Die beiden Bauteile 4,5 sind über eine Vielzahl von Nanodrähten 1 miteinan der verbunden. Im Unterschied zu Fig. 2 weisen die Nanodrähte 1 hier keine Beschich tung 2 auf, sondern sind unmittelbar miteinander verbunden. Das kann erhalten wer- den, indem das zu Fig. 2 beschriebene Verfahren weiterhin folgenden Schritt umfasst: C) Entfernen der Beschichtung 2 der Nanodrähte 1 durch Erwärmen.

Durch Schritt C) kann aus der in Fig. 2 gezeigten Anordnung 3 die in Fig. 3 gezeig te Anordnung 3 erhalten werden. Durch die Erwärmung diffundiert das Material der Nanodrähte derart, dass sich diese auch untereinander verbinden. So entsteht die in Fig. 3 gezeigte Situation, in der die Nanodrähte 1 vereinfacht als eine einzige Material schicht gezeigt sind. Nichtsdestotrotz sind die beiden Bauteile 4,5 als über die Vielzahl von Nanodrähten 1 miteinander verbunden zu betrachten.

In Fig. 4 ist eine weitere Anordnung 3 gezeigt. Diese wurde mit einem Verfahren erhal ten, welches umfasst: A) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten 1 mit einer Beschichtung 2 auf dem ersten Bauteil 4, nicht aber auf dem zweiten Bauteil 5

B) Zusammenführen der beiden Bauteile 4,5, so dass die beiden Bauteile 4,5 über die Vielzahl der Nanodrähte 1 miteinander verbunden werden

C) Entfernen der Beschichtung 2 der Nanodrähte 1 durch Erwärmen. Durch das Erwärmen sind die die Nanodrähte 1 wie im Fall der Fig. 3 miteinander ver bunden. Darüber hinaus sind die Nanodrähte aber auch mit der Oberfläche des zwei ten Bauteils 5 verbunden. Fig. 4 kann erhalten werden, indem in Schritt C) eine höhere Temperatur verwendet wird als für Fig. 3. Dadurch sind die Nanodrähte 1 in Fig. 4 dich ter als in Fig. 3, was durch eine dichtere Strukturierung der die Nanodrähte 1 andeu- tenden Fläche veranschaulicht ist.

Bezugszeichenliste

1 Nanodraht

2 Beschichtung 3 Anordnung

4 erstes Bauteil

5 zweites Bauteil

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung (2) auf eine Vielzahl von Nanodräh- ten (1) auf einem Bauteil (4,5), wobei das Verfahren umfasst: a) Behandeln der Nanodrähte (1) mit einer reduzierenden Substanz, b) Eintauchen der Nanodrähte (1) in eine Schutzsubstanz, c) Trocknen der Nanodrähte (1), so dass die Beschichtung (2) aus der Schutz substanz erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schutzsubstanz eine organische Substanz umfasst.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schutzsubstanz ein Metall umfasst.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schutzsubstanz unter Berücksichtigung des Materials der Nanodrähte (1) derart gewählt ist, dass sich die Schutzsubstanz in Schritt b) zumindest teilweise durch Physiosorption an den Nanodrähten (1) ablagert.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die durch die Schritte a) bisc) gebildete Beschichtung (2) auf den Nanodrähten (1) eine durchschnittli che Stärke von höchstens 20 Moleküllagen hat.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (4,5) zwi schen Schritt a) und b) und/oder zwischen Schritt b) und c) mit einem Spülfluid gespült wird.

7. Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen (4,5) über eine Vielzahl von Nano drähten (1), umfassend:

A) Bereitstellen einer Vielzahl von Nanodrähten (1) mit einer Beschichtung (2) auf mindestens einem der Bauteile (4,5),

B) Zusammenführen der Bauteile (4,5), so dass die Bauteile (4,5) über die Nano drähte (1) miteinander verbunden werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Beschichtung (2) in Schritt A) mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 erhalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, weiterhin umfassend:

C) zumindest teilweises Entfernen der Beschichtung (2) der Nanodrähte (1) durch Erwärmen.