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WO2021185618A1 VERBINDUNG VON BAUTEILEN 审中-公开

VERBINDUNG VON BAUTEILEN
Abstract:
Ein Verbindungselement (6) zum Verbinden eines ersten Bauteils (2) mit einem zweiten Bauteil (3) weist auf einer ersten Verbindungsfläche (7) an einer ersten Seite (10) des Verbindungselements (6) und auf einer zweiten Verbindungsfläche (8) an einer der ersten Seite (10) gegenüberliegenden zweiten Seite (11) des Verbindungselements (6) jeweils eine Vielzahl von Nanodrähten (1) auf, wobei die erste Verbindungsfläche (7) und die zweite Verbindungsfläche (8) elektrisch voneinander isoliert sind. Ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (2) mit einem zweiten Bauteil (3) umfasst: a) Bereitstellen des Verbindungselements (6), b) Zusammenführen einer Kontaktfläche (4) des ersten Bauteils (2) mit der ersten Verbindungsfläche (7) des Verbindungselements (6), und c) Zusammenführen einer Kontaktfläche (5) des zweiten Bauteils (3) mit der zweiten Verbindungsfläche (8) des Verbindungselements (6). Schritt b) und/oder Schritt c) können bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Das Verfahren kann weiterhin umfassen: d) Erwärmen zumindest der Kontaktflächen (4, 5) auf eine Temperatur von mindestens 90°C. In Schritt b) und/oder c) kann mit Ultraschall auf das Verbindungselement (6), auf das erste Bauteil (2) und/oder auf das zweite Bauteil (3) eingewirkt werden. Das Verbindungselement (6) kann weiterhin eine jeweilige Vielzahl von Nanodrähten (1) auf einer dritten Verbindungsfläche (20) an der ersten Seite (10) des Verbindungselements (6) und auf einer vierten Verbindungsfläche (21) an der zweiten Seite (11) des Verbindungselements (6) haben, wobei die dritte Verbindungsfläche (20) und die vierte Verbindungsfläche (21) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, und wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfasst: b') Zusammenführen einer Kontaktfläche (18) eines dritten Bauteils (16) mit der dritten Verbindungsfläche (20) des Verbindungselements (6), und c') Zusammenführen einer Kontaktfläche (19) eines vierten Bauteils (17) mit der vierten Verbindungsfläche (21) des Verbindungselements (6). Das Verbindungselement (6) kann folienartig ausgebildet sein. Das Verbindungselement (6) kann im Bereich zwischen der ersten Verbindungsfläche (7) und der zweiten Verbindungsfläche (8) aus einem Keramikmaterial gebildet sein. Eine Anordnung (12) kann umfassen: ein erstes Bauteil (2), ein erstes Verbindungselement (6), ein Funktionselement (13), ein zweites Verbindungselement (14) und ein zweites Bauteil (3), wobei das Funktionselement (13) einer oder mehrerer der folgenden Funktionen: Ableitung von Wärme, Dämmung von Vibrationen, mechanisches Stabilisieren dient. Alternativ umfasst ein Verfahren zum Verbinden einer ersten Kontaktfläche (2) mit einer zweiten Kontaktfläche (3): a) Bereitstellen eines Verbindungselements (6) mit einer Vielzahl von Nanodrähten (1) auf einer ersten Verbindungsfläche (7) und auf einer zweiten Verbindungsfläche (8), wobei die erste Verbindungsfläche (7) und die zweite Verbindungsfläche (8) auf der gleichen Seite des Verbindungselements (6) angeordnet sind, b) Zusammenführen der ersten Kontaktfläche (2) mit der ersten Verbindungsfläche (7) des Verbindungselements (6), und c) Zusammenführen der zweiten Kontaktfläche (3) mit der zweiten Verbindungsfläche (8) des Verbindungselements (6). Die Nanodrähte (1) können vermittels einer Schicht (11) mit dem Verbindungselement (6) in Verbindung stehen, wobei die Schicht (11) durchgehend zwischen der ersten Verbindungsfläche (7) und der zweiten Verbindungsfläche (8) ausgebildet ist und elektrisch und thermisch leitfähig ist. Die Breite der Schicht (11) kann sich kontinuierlich verringern. Das Verbindungselement (6) kann auch vier Streifen der Schicht (11) umfassen, die unterschiedliche Längen haben. Das Verbindungselement (6) kann in Schritt a) durch Abtrennen von einem Ausgangskörper (12) gebildet werden. Die erste Verbindungsfläche (7) kann von der zweiten Verbindungsfläche (8) beabstandet angeordnet sein. Die erste Kontaktfläche (2) und die zweite Kontaktfläche (3) können durch das Verbindungselement (6) elektrisch leitend, thermisch leitend und/oder mechanisch miteinander verbunden sein. Die erste Kontaktfläche (2) und die zweite Kontaktfläche (3) können am gleichen Bauteil (10) oder an verschiedenen Bauteilen (10, 13) angeordnet sein, wobei die beiden Bauteile (10, 13) können nicht parallel zueinander angeordnet sein, beispielhaft können die beiden Bauteile einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Bei den zwei Bauteilen (2, 3, 10, 13) kann es sich um ein elektronisches Bauteil bzw. um zwei elektronische Bauteile wie beispielsweise Halbleiterbauelemente, Computerchips, Mikroprozessoren oder Platinen handeln. Es ist auch möglich, ein Bauteil wie einen Sensor (als das erste Bauteil (2)) an einer Wand oder Halterung (als dem zweiten Bauteil (3)) zu montieren.
Abstract(English):

A connection element (6) for connecting a first component (2) to a second component (3) has, on a first connection surface (7) on a first side (10) of the connection element (6) and on a second connection surface (8) on a second side (11) of the connection element (6) opposite the first side (10), a respective plurality of nanowires (1), and the first connection surface (7) and the second connection surface (8) are electrically insulated from each other. A method for connecting a first component (2) to a second component (3) has the steps of: a) providing the connection element (6), b) bringing together a contact surface (4) of the first component (2) and the first connection surface (7) of the connection element (6), and c) bringing together a contact surface (5) of the second component (3) and the second connection surface (8) of the connection element (6). Steps b) and/or c) can be carried out at room temperature. The method can further have the step of d) heating at least the contact surfaces (4, 5) to a temperature of at least 90°C. In steps b) and/or c) the connection element (6), the first component (2) and/or the second component (3) can be exposed to the action of ultrasound. The connection element (6) can also have a respective plurality of nanowires (1) on a third connection surface (20) on the first side (10) of the connection element (6) and on a fourth connection surface (21) on the second side (11) of the connection element (6), and the third connection surface (20) and the fourth connection surface (21) are electrically conductively connected to each other. The method further has the steps of: b') bringing together a contact surface (18) of a third component (16) and the third connection surface (20) of the connection element (6), and c') bringing together a contact surface (19) of a fourth component (17) and the fourth connection surface (21) of the connection element (6). The connection element (6) can be in the form of a film and can be formed from a ceramic material in the region between the first connection surface (7) and the second connection surface (8). An arrangement (12) can comprise: a first component (2), a first connection element (6), a functional element (13), a second connection element (14) and a second component (3), the functional element (13) having one or more of the following functions: heat removal, damping of vibrations, mechanical stabilization. Alternatively, a method for connecting a first contact surface (2) to a second contact surface (3) has the following steps: a) providing a connection element (6) having a plurality of nanowires (1) on a first connection surface (7) and on a second connection surface (8), the first connection surface (7) and the second connection surface (8) being arranged on the same side of the connection element (6), b) bringing together the first contact surface (2) and the first connection surface (7) of the connection element (6), and c) bringing together the second contact surface (3) and the second connection surface (8) of the connection element (6). The nanowires (1) can be in contact with the connection element (6) via a layer (11), said layer (11) being formed to extend continuously between the first connection surface (7) and the second connection surface (8) and being electrically and thermally conducting. The width of the layer (11) can continuously decrease. The connection element (6) can also comprise four strips of different lengths of the layer (11). The connection element (6) can be formed in step a) by separation from a starting body (12). The first connection surface (7) can be arranged in spaced relation to the second connection surface (8). The first contact surface (2) and the second contact surface (3) can be electrically conductively, thermally conductively and/or mechanically interconnected by the connection element (6). The first contact surface (2) and the second contact surface (3) can be disposed on the same component (10) or on different components (10, 13) but the two components (10, 13) cannot be disposed in parallel to each other, for example the two components can include an angle of 90°C between them. The two components (2, 3, 10, 13) can be an electronic component or two electronic components, for example semiconductor elements, computer chips, microprocessors or printed circuit boards. It is also possible to mount a component such as a sensor (as the first component (2)) to a wall or a mount (as the second component (3)).

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