Lauterbach, Christl (Rosenstrasse 6, Höhenkirchen-Siegertsbrunn, 85635, DE)
| 1. | Verfahren zum elektrischen Verbinden eines elektrischen Leiters (12) mit einem elektronischen Bauelement (20) mit den Schritten : Bereitstellen eines textilen Materials (10), in welchem zumindest ein flexibler, drahtund/oder fadenartiger elektrischer Leiter (12) angeordnet ist ; Positionieren einer elektrisch leitfähigen Kontaktstelle (24) des elektronischen Bauelements (20) relativ zu dem elektrischen Leiter (12) des textilen Materials (10) ; Verbinden des textilen Materials (10) mit dem Bauelement (20), wobei der Schritt des Verbindens die folgenden Schritte umfaßt : mechanisches Verbinden des textilen Materials (10) mit dem Bauelement (20) durch Verkleben ; elektrisches Verbinden des Leiters (12) mit der leitfähigen Kontaktstelle (24) durch mittelbares und/oder unmittelbares Inkontaktbringen des Leiters (12) mit der Kontaktstelle (24) im wesentlichen gleichzeitig mit dem Schritt des mechanischen Verbindens. |
| 2. | Verfahren gemäß Anspruch 1, welches ferner einen Schritt des zumindest bereichsweisen Auftragens eines Klebstoffs (30 ; 40) auf das textile Material (10) und/oder das Bauelement (20) umfaßt. |
| 3. | Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Klebstoff (30 ; 40) auf elektrisch leitende und elektrisch nichtleitende Bereiche des elektronischen Bauelements (20) und/oder diesen Bereichen entsprechende Bereiche des textilen Materials (10) aufgetragen wird. |
| 4. | Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Klebstoff (30) ein elektrisch nichtleitender Klebstoff (30) ist. |
| 5. | Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Klebstoff (40) ein anisotroper leitender Klebstoff (40) ist. |
| 6. | Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Klebstoff (40) eine isolierende Klebmasse (42) und in der Klebmasse bewegbare leitende Partikel (44) umfaßt. |
| 7. | Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Verbindens des textilen Materials (10) mit dem Bauelement (20) einen Schritt des Aufbringens von Druck zumindest auf die Kontaktstelle (24) des elektronischen Bauelements (20) und den elektrischen Leiter (12) des textilen Materials (10), welche miteinander kontaktiert werden sollen, umfaßt. |
| 8. | Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Schritt des Verbindens des textilen Materials (10) mit dem Bauelement (20) einen Schritt des Aufbringens einer erhöhten Temperatur zumindest auf die Kontaktstelle (24) des elektronischen Bauelements (20) und den elektrischen Leiter (12) des textilen Materials (10), welche miteinander kontaktiert werden sollen, umfaßt. |
| 9. | Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauelement (20) eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Kontaktstellen (24) und das textile Material (10) eine Vielzahl von elektrischen Leitern (12) und der Schritt des Positionierens das gleichzeitige Anordnen der Leiter (12) an die Kontaktstellen (24) umfaßt. |
| 10. | Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, welches ferner einen Schritt des Durchtrennens des kontaktierten fadenartigen elektrischen Leiters (12) umfaßt. |
| 11. | Vorrichtung mit einem textilen Material (10), in welchem zumindest ein flexibler, drahtund/oder fadenartiger elektrischer Leiter (12) angeordnet ist ; zumindest einem elektronischen Bauelement (20), welches zumindest eine elektrisch leitfähige Kontaktstelle (24) umfaßt und mit dem Leiter (12) mechanisch und elektrisch verbunden ist ; wobei die mechanische Verbindung zwischen dem textilen Material (10) und dem elektronischen Bauelement (20) durch eine Klebeverbindung ausgebildet wird, und die elektrische Verbindung durch einen elektrischen Kontakt zwischen der elektrisch leitfähigen Kontaktstelle (24) des Bauelements (20) und dem Leiter (12) des textilen Materials (10) durch mittelbares und/oder unmittelbares Inkontaktbringen des Leiters (12) mit der Kontaktstelle (24) ausgebildet wird, wobei der Kontakt mit Hilfe der mechanischen Klebeverbindung zwischen dem textilen Material (10) und dem Bauelement (20) gehalten wird. |
| 12. | Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Klebeverbindung in elektrisch leitenden und elektrisch nichtleitenden Bereichen des elektronischen Bauelements (20) vorgesehen ist. |
| 13. | Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Klebeverbindung mittels eines Klebstoffs (30 ; 40) ausgebildet wird. |
| 14. | Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Klebstoff (30) ein elektrisch nichtleitender Klebstoff (30) ist. |
| 15. | Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Klebstoff (40) ein anisotroper leitender Klebstoff (40) ist. |
| 16. | Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei der Klebstoff (40) eine isolierende Klebmasse (42) und in der Klebmasse (42) bewegbare leitende Partikel (44) umfaßt. |
| 17. | Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die elektrisch leitfähige Kontaktstelle (24) des Bauelements (20), einen vorspringenden Abschnitt umfaßt, welcher mit dem Leiter (12) mittelbar und/oder unmittelbar in elektrischen Kontakt gebracht wird. |
| 18. | Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das elektronische Bauelement (20) eine integrierte Schaltung, ein Modul, ein RFIDTag oder eine auf einem Isolator aufgebrachte Leiterbahn, welche mit einem externen elektronischen Bauelement verbunden ist, ist. |
| 19. | Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei das textile Material (10) ein Gewebe ist und der Leiter (12) zumindest einen Schußund/oder Kettfaden des Gewebes umfaßt. |
In zunehmendem Maße wird eine Integration von Mikroelektronik in großflächigen technischen Textilien angestrebt, um so von den rein passiven Funktionen zu aktiven (z. B. Displays) bzw. interaktiven (z. B. Sensorfelder) zu gelangen. Zur Realisierung eines solchen Systems werden leitfähigen Fasern zur Stromversorgung und Datenübertragung und gegebenenfalls als Sensoren im flächigen Textil integriert. Eingebrachte mikroelektronische Systeme in Chip-oder Modulform müssen elektrisch und mechanisch fest mit diesen leitfähigen Fasern verbunden werden.
Bisher wurden leitfähige Fasern in Textilien durch Crimpen mit den Modulen kontaktiert. Die Faserbüschel werden dabei durch eine Metallklammer umschlossen und gequetscht. Crimpkontakte in Textilien sind jedoch wenig zuverlässig, da sie keine eigene Federspannung besitzen. Ferner ist es bekannt leitfähige Fasern in Textilien durch Löten oder Bügelschweißen zu kontaktieren.
Hierbei werden sehr hohe Temperaturen benötigt, wodurch das textile Gewebe stark beschädigt wird.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem elektronischen Bauelement und eine Vorrichtung
bereitzustellen, bei welchen die Verbindungstechnologie preiswert, zuverlässig und robust ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und eine Vorrichtung mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Inhalt der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem elektronischen Bauelement bereitgestellt mit den Schritten : - Bereitstellen eines textilen Materials, in welchem zumindest ein flexibler, draht-und/oder fadenartiger elektrischer Leiter angeordnet ist ; Positionieren einer elektrisch leitfähigen Kontaktstelle des elektronischen Bauelements relativ zu dem elektrischen Leiter des textilen Materials ; - Verbinden des textilen Materials mit dem Bauelement, wobei der Schritt des Verbindens die folgenden Schritte umfaßt : - mechanisches Verbinden des textilen Materials mit dem Bauelement durch Verkleben bzw. eine Klebeverbindung ; elektrisches Verbinden des Leiters mit der leitfähigen Kontaktstelle durch mittelbares und/oder unmittelbares Inkontaktbringen des Leiters mit der Kontaktstelle im wesentlichen gleichzeitig mit dem Schritt des mechanischen Verbindens bzw. Ausbilden einer elektrischen Verbindung bzw. eines elektrischen Kontakts durch mittelbares und/oder unmittelbares Inkontaktbringen des Leiters mit der Kontaktstelle, wobei die elektrische Verbindung mit Hilfe der mechanischen Klebeverbindung zwischen dem textilen Material und dem Bauelement gehalten wird.
Vorzugsweise ist das textile Material ein Gewebe. Unter einem Gewebe wird hierbei ein textiles Flächengebilde aus zwei sich insbesondere rechtwinklig kreuzenden Fadensystemen verstanden, welche-wie üblich-als Kette und Schuß bezeichnet werden.
Die Kette liegt in Längsrichtung des Webprozesses während die Schußrichtung quer zur Webrichtung verläuft.
Der Leiter umfaßt vorzugsweise zumindest einen Schuß-und/oder Kettfaden des Gewebes.
Vorzugsweise umfaßt der Leiter dünne Metalldrähte aus z. B.
Kupfer, versilbertem Kupfer oder Stahl oder kunststoffbasierte Fasern, wie z. B. Polymerfasern, mit Metall beschichtete Polymerfasern, Carbonfasern o. ä..
Bei dem elektronischen Bauelement kann es sich beispielsweise um eine integrierte Schaltung bzw. Chip, ein Modul, einen RF- ID-Tag oder eine auf einem Isolator aufgebrachte Leiterbahn, welche mit einem externen elektronischen Bauelement verbunden ist, handeln.
Nach dem Schritt des Positionierens kann vorgesehen sein, daß das Bauelement bereits leicht an dem textilen Material haftet.
Somit wird die Justierung der zu verbindenden Teile vereinfacht.
Durch das Verkleben wird eine sichere und haltbare Verbindung zwischen dem elektronischen Bauelement und dem textilen Material gewährleistet.
Das elektrische Verbinden erfolgt vorzugsweise lediglich durch Annähern und Inkontaktbringen des Leiters und der leitfähigen Kontaktstelle. Hierbei ist es nicht notwendig eine zusätzliche elektrische Verbindung wie z. B. durch Löten, Leitkleben,
Schweißen oder ähnliches herzustellen. Mit Hilfe der mechanischen Klebeverbindung kann die elektrische Verbindung dauerhaft aufrechterhalten werden. Somit kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise gleichzeitig eine stabile und haltbare mechanische Verbindung und eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauelement und dem textilen Material hergestellt werden.
Bevorzugt umfaßt das Verfahren einen Schritt des zumindest bereichsweisen Auftragens eines Klebstoffs auf das textile Material und/oder das Bauelement. Weiter bevorzugt wird der Klebstoff auf elektrisch leitende und elektrisch nicht-leitende Bereiche des elektronischen Bauelements und/oder diesen Bereichen entsprechende Bereiche des textilen Materials aufgetragen bzw. Bereich des textilen Materials, an welchen das Bauelement angeordnet werden soll.
Der Klebstoff wird vorzugsweise derart aufgetragen, daß eine zuverlässige Verbindung des Bauelements mit dem textilen Material erreicht wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Klebstoff im wesentlichen auf der gesamten Flächenseite des Bauelements, welche mit dem textilen Material in Kontakt kommt, vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist der Klebstoff ein elektrisch nicht-leitender bzw. isolierender Klebstoff bzw. ein sog."Non-Conducting Adhesive"bzw. NCA.
Solche Kleber umfassen vorzugsweise ein-oder mehrkomponentige Epoxidharze bzw. andere geeignete temperatur-und/oder W- härtende Kleber.
Alternativ kann der Klebstoff ein anisotroper leitender Klebstoff bzw. ein sog."Anisotropic Conductive Adhesive"bzw.
ACA sein, wobei der Klebstoff vorzugsweise eine isolierende Klebmasse und in der Klebmasse bewegbare leitende Elemente bzw.
Partikel umfaßt.
Die leitenden Partikel sind vorzugsweise kleine metallbeschichtete Kugeln. Die Kugeln können hart bzw. fest und im wesentlichen nicht verformbar, z. B. aus Glas, oder weich und verformbar, z. B. aus Polyester, ausgebildet sein. Die Metallbeschichtung der Kugeln kann z. B. eine NiAu-Beschichtung sein.
Anisotrope leitende Klebstoffe sind insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß sie im Grundzustand in keiner Raumrichtung leitfähig sind, da sich die leitfähigen Partikel auf Grund der geringen Größe und Anzahl im Klebstoff nicht gegenseitig berühren. Die Leitfähigkeit kommt erst zustande, wenn der Klebstoff und die darin enthaltenen leitfähigen Partikel zwischen zwei Kontaktflächen eingeklemmt werden. Hierbei wird ein elektrischer Kontakt zwischen den zwei Kontaktflächen ausgebildet.
Bevorzugt umfaßt der Schritt des Verbindens des textilen Materials mit dem Bauelement einen Schritt des Aufbringens von Druck zumindest auf die Kontaktstelle des elektronischen Bauelements und den elektrischen Leiter des textilen Materials, welche miteinander kontaktiert werden sollen.
Hierbei wird der isolierende Klebstoff bzw. die isolierende Klebmasse zwischen der Kontaktstelle des elektronischen Bauelements und dem elektrischen Leiter verdrängt und ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktstelle und dem Leiter ausgebildet. Des weiteren wird eine feste Verklebung des Bauelements mit dem textilen Material erreicht.
Weiter bevorzugt umfaßt der Schritt des Verbindens des textilen Materials mit dem Bauelement einen Schritt des Aufbringens einer erhöhten Temperatur zumindest auf die Kontaktstelle des elektronischen Bauelements und den elektrischen Leiter des textilen Materials, welche miteinander kontaktiert werden sollen.
Mit Hilfe der erhöhten Temperatur wird die Klebewirkung des Klebstoffs weiter erhöht. Des weiteren kann vorgesehen sein, daß der Klebstoff bei erhöhten Temperaturen aushärtet.
Zum Aufbringen des Drucks und der erhöhten Temperatur wird vorzugsweise eine Thermode verwendet. Die Thermode ist vorzugsweise derart ausgestaltet, daß zumindest die miteinander zu kontaktierenden Bereiche des elektronischen Bauelements und des textilen Materials fest aufeinander gedrückt bzw. aufeinander gepreßt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Bauelement eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Kontaktstellen und das textile Material eine Vielzahl von elektrischen Leitern und der Schritt des Positionierens das gleichzeitige Anordnen der Leiter an die Kontaktstellen.
Somit können vorzugsweise im wesentlichen alle zu kontaktierenden Kontaktstellen des Bauelements im wesentlichen gleichzeitig mit Leitern des textilen Materials kontaktiert werden. In diesem Fall weist die Thermode vorzugsweise eine derartige Form auf, daß alle zu kontaktierenden Bereiche gleichzeitig aufeinander gepreßt werden. Somit kann auf kostengünstige und zeitsparende Weise ein Bauelement mit einem textilen Material elektrisch und mechanisch verbunden werden.
Bevorzugt umfaßt das Verfahren ferner einen Schritt des Durchtrennens des kontaktierten fadenartigen elektrischen Leiters.
Insbesondere wenn zwei oder mehr Kontaktstellen des Bauelements mit demselben Leiter verbunden werden, kann es notwendig sein, daß die Verbindung zwischen diesen Kontaktstellen, welche durch den Leiter ausgebildet würde, durchtrennt wird. Das Durchtrennen kann vorzugsweise durch ein Ausschneiden eines geeigneten Bereichs des textilen Materials erfolgen.
Gemäß der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung bereitgestellt mit - einem textilen Material, in welchem zumindest ein flexibler, draht-und/oder fadenartiger elektrischer Leiter angeordnet ist ; zumindest einem elektronischen Bauelement, welches zumindest eine elektrisch leitfähige Kontaktstelle umfaßt und mit dem Leiter mechanisch und elektrisch verbunden ist ; wobei - die mechanische Verbindung zwischen dem textilen Material und dem elektronischen Bauelement durch eine Klebeverbindung ausgebildet wird, und - die elektrische Verbindung durch einen elektrischen Kontakt zwischen der elektrisch leitfähigen Kontaktstelle des Bauelements und dem Leiter des textilen Materials durch mittelbares und/oder unmittelbares Inkontaktbringen des Leiters mit der Kontaktstelle ausgebildet wird, wobei der Kontakt mit Hilfe der mechanischen Klebeverbindung zwischen dem textilen Material und dem Bauelement gehalten wird.
Die elektrische Verbindung zwischen dem Bauelement und dem textilen Material wird vorzugsweise ohne weitere zusätzliche Hilfsmittel wie z. B. Lot, Leitkleber oder ähnliches
ausgebildet. Insbesondere stehen die leitfähige Kontaktstelle des Bauelements und der Leiter des textilen Materials in mittelbarem und/oder unmittelbarem elektrischen Kontakt, wobei diese entweder im wesentlichen direkt aneinanderliegen und/oder über ein jeweils daran anliegendes leitendes Zwischenmedium.
Vorzugsweise ist die Klebeverbindung in elektrisch leitenden und elektrisch nicht-leitenden Bereichen des elektronischen Bauelements vorgesehen.
Die Klebeverbindung umgibt bevorzugt die miteinander elektrisch in Verbindung stehenden Teile des Bauelements und des textilen Materials. Dadurch kann ferner eine gute mechanische Verbindung des Bauelements mit dem textilen Material erreicht werden.
Bevorzugt wird die Klebeverbindung mittels eines Klebstoffs ausgebildet.
Weiter bevorzugt ist der Klebstoff ein elektrisch nicht- leitender bzw. isolierender Klebstoff bzw. ein sog."Non- Conducting Adhesive"bzw. NCA.
Alternativ ist der Klebstoff ein anisotroper leitender Klebstoff bzw. ein sog."Anisotropic Conductive Adhesive"bzw.
ACA, wobei der Klebstoff vorzugsweise eine isolierende Klebmasse und in der Klebmasse bewegbare leitende Elemente bzw.
Partikel umfaßt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die elektrisch leitfähige Kontaktstelle des Bauelements, einen vorspringenden Abschnitt, welcher mit dem Leiter mittelbar und/oder unmittelbar in elektrischen Kontakt gebracht wird.
Der vorspringende Abschnitt ist vorzugsweise als ein sogenannten"Bump"an der Kontaktstelle ausgebildet. Durch das Vorsehen des vorspringenden Abschnitts kann bei der Herstellung der Vorrichtung, insbesondere der Verbindung des Bauelements mit dem textilen Material, der Druck im Kontaktbereich zwischen der Kontaktstelle und dem Leiter erhöht werden. Somit kann eine sichere elektrische und mechanische Verbindung ausgebildet werden.
Ferner kann vorgesehen sein, daß die Kontaktstelle selbst von dem Bauelement vorspringend ausgebildet ist.
Bevorzugt ist das elektronische Bauelement eine integrierte Schaltung bzw. Halbleitervorrichtung bzw. ein Chip, ein Modul, ein RF-ID-Tag oder eine auf einem Isolator aufgebrachte Leiterbahn, welche mit einem externen elektronischen Bauelement verbunden ist.
Weiter bevorzugt ist das textile Material ein Gewebe und der Leiter umfaßt zumindest einen Schuß-und/oder Kettfaden des Gewebes.
Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich aus der detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren, in welchen zeigt : Figuren lA, 1B, 1C Schnittansichten einer Vorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während des Verbindungsvorgangs ; Figuren 2A bis 2D schematische Draufsichten auf die Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten
Ausführungsform während des Verbindungsvorgangs ; und Figuren 3A und 3B Schnittansichten einer Vorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während des Verbindungsvorgangs.
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Verbindungsvorgangs ist in Figuren lA, 1B und 1C im Schnitt und in Figuren 2A bis 2D in schematischen Draufsichten dargestellt.
Fig. 1A zeigt eine Schnittansicht der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform vor dem Verbinden eines textilen Materials 10 mit einem elektronischen Bauelement 20, Fig. 1B zeigt die Vorrichtung während des Verbindens und Fig. 1C zeigt die verbundene erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
Fig. 2A zeigt das textile Material 10 vor dem Verbinden, Fig.
2B zeigt das textile Material 10 nach einem ersten Verabeitungsschritt, Fig. 2C zeigt ein an dem textilen Material 10 positioniertes Bauelement 20 und Fig. 2D zeigt die Vorrichtung während des Verbindens.
Bei dem textilen Material 10 handelt es sich um ein Gewebe.
Unter Gewebe wird hierbei ein textiles Flächengebilde aus zwei sich insbesondere rechtwinklig kreuzenden Fadensystemen verstanden, welche-wie üblich-als Kette und Schuß bezeichnet werden. Die Fäden 16 des textilen Materials 10 sind aus einem elektrisch nicht leitenden Material, wie z. B.
Polyester, Polyamid, o. ä., ausgebildet.
In dem textilen Material 10 sind elektrische Leiter 12 eingewebt. In der dargestellten Ausführungsform, besteht der Leiter 12 aus fünf im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden elektrisch leitenden Drähten bzw. Garnen bzw.
Fasern 14. Der Leiter 12 kann jedoch je nach Anwendung auch jede andere beliebige Anzahl an Drähten aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Drähte des Leiters 12 nicht mit Isolierungen versehen.
Das elektronische Bauelement 20 umfaßt in der dargestellten Ausführungsform einen Wafer bzw. eine Halbleitervorrichtung 22 und metallische Kontaktstellen bzw. Pads 24. Die Kontaktstellen 24 springen in der dargestellten Ausführungsform von dem Wafer 22 vor. Die Höhe der Kontaktstellen 24 beträgt vorzugsweise 0 bis 10 pm.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Bauelement 20 ferner mit einem Klebstoff 30 versehen. Der Klebstoff 30 ist hierbei vorzugsweise im wesentlichen entlang der gesamten Flächenseite des Bauelements 20, welche mit dem textilen Material 10 verbunden werden soll, vorgesehen. Alternativ kann jedoch der Klebstoff 30 auch nur bereichsweise, vorzugsweise jeweils im Bereich der Kontaktstellen 24 vorgesehen sein.
Der Klebstoff 30 kann auf jede geeignete Art auf das Bauelement 20 aufgetragen werden. Insbesondere kann der Klebstoff 30 in Form einer Folie zu einem anderen Zeitpunkt auf das Bauelement 20 aufgetragen werden. Alternativ kann das Bauelement 20 kurz vor dem Verbinden mit dem textilen Material 10 mit dem Klebstoff 30 versehen werden. Alternativ kann vorgesehen sein, daß der Klebstoff 30 auf das textile Material 10 aufgebracht wird.
Gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Klebstoff 30 ein elektrisch nicht leitender bzw. isolierender Klebstoff bzw. ein sogenannter"Non- Conductive Adhesive"bzw. NCA. Vorzugsweise werden hierfür ein- oder mehrkomponentige Epoxidharze bzw. andere geeignete temperatur-und/oder W-härtende Kleber verwendet.
Bei der Herstellung der Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform wird zunächst an der Stelle des textilen Materials 10, an welcher das Bauelement 20 positioniert werden soll, ein dem Bauelement 20 in wesentlichen entsprechender Bereich 18 aus dem textilen Material 10 herausgeschnitten (Fig. 2B). Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Bereich 19 etwas kleiner ist, als die Fläche des Bauelements 20, wenn die Kontaktstellen 24 des Bauelements 20 im wesentlichen entlang des Umfangs angeordnet sind.
Alternativ kann das Ausschneiden des Materials erst nach dem Kontaktieren bzw. Verkleben des Bauelements 20 erfolgen.
Alternativ zum Ausschneiden können beim Webprozeß die leitfähigen Fasern obenliegend verarbeitet werden, so daß nur das nicht-leitfähige Material zu einem Gewebe verbunden wird (sog. Jaquard-Technik). Diese relativ locker aufliegenden oberflächigen leitfähigen Fäden können dann auf einfache Weise gekappt bzw. durchtrennt werden. Darunter bleibt ein stabiles isolierendes Gewebe erhalten daß eine zusätzliche mechanische Stabilität für das Bauelement 20 bringt.
In der dargestellten Ausführungsform befindet sich der Bereich 18 an einem Kreuzungspunkt mehrerer Leiter 12 des textilen Materials 10. Dadurch werden die Leiter 12 unterbrochen. An den nun offenen Enden 19 der Leiter 12 kann nachfolgend das Bauelement 20 kontaktiert werden (später beschrieben).
Nachfolgend wird das Bauelement 20 bezüglich dem textilen Material 10 ausgerichtet und an dem textilen Material 10 angeordnet (Figuren 1A und 2C). Insbesondere wird das Bauelement 20 derart auf dem textilen Material 10 angeordnet, daß die jeweiligen Kontaktstellen 24 korrekt bezüglich den jeweils damit zu kontaktierenden elektrischen Leitern 12 ausgerichtet sind. Hierbei wird vorteilhafterweise durch das Vorhandensein des Klebstoffs 30 ein Verrutschen des positionierten Bauelements 20 nach dem Positionier-und Justiervorgang verhindert. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Klebstoff 30 bereits bei Raumtemperatur leichte bzw. wieder-lösbare Klebeeigenschaften aufweist.
Nachfolgend werden die zu kontaktierenden Bereiche mit Druck und einer erhöhten Temperatur beaufschlagt. Dies ist in Figuren 1B und 2D gezeigt. Hierzu wird eine Thermode 50 verwendet, welche das textile Material 10 und insbesondere den elektrischen Leiter 12 auf die Kontaktstelle 24 des Bauelements 20 gegen eine Auflage 52 preßt. Durch den Druck und die erhöhte Temperatur wird der Klebstoff 30 zwischen dem elektrischen Leiter 12 und der Kontaktstelle 24 verdrängt und es wird ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktstelle 24 und dem elektrischen Leiter 12 ausgebildet. Dadurch, daß die Kontaktstellen 24 von dem Wafer 22 vorspringend ausgebildet sind, kann der Druck durch die Thermode 50 vergrößert werden.
Durch die Thermode 50 werden die Kontaktregionen mit Temperatur und Wärme beaufschlagt. Hierbei wird der Klebstoff fest bzw. härtet aus. Somit wird eine feste und haltbare mechanische Verbindung zwischen dem Wafer 22 und dem textilen Material 10 ausgebildet.
In der Thermode 50 wird vorzugsweise eine Temperatur von weniger als 300°C und einen Druck von ca. 1-100 N/m2 verwendet.
In Fig. 1C eine Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform nach dem Verbindungsvorgang gezeigt. Hierbei liegen die Leiter 12 direkt an dem Kontaktstellen 24 an und es wird eine elektrische Verbindung dazwischen ausgebildet. Ferner besteht eine großflächige, feste und haltbare mechanische Verbindung zwischen dem textilen Material 10 und dem Bauelement 20 durch den ausgehärteten Klebstoff 30.
In Figuren 3A und 3B ist eine Vorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt gezeigt.
Die Bestandteile der Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche mit den Bestandteilen der Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung identisch bzw. gleich sind, werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung dieser wird im Nachfolgenden verzichtet.
Bei der Vorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein anisotroper leitender Klebstoff bzw. ein sogenannter"Anisotropic Conductive Adhesive"bzw. ACA 40 verwendet. Der Klebstoff 40 umfaßt eine isolierende Klebmasse bzw. klebende Füllmasse 42 und kleine metallbeschichtete Kügelchen bzw. Partikel 44. Die isolierende Klebmasse 42 umfaßt vorzugsweise ein-oder mehrkomponentige Epoxidharze bzw. andere geeignete temperatur-und/oder W- härtende Kleber. Die metallischen Kügelchen 44 sind vorzugsweise Glaskügelchen, welche mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen sind. Alternativ kann vorgesehen
sein, daß die metallischen Kügelchen weich und verformbar, und z. B. aus Polyester ausgebildet sind.
Anisotrope leitende Klebstoffe sind insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß sie im Grundzustand in keiner Raumrichtung leitfähig sind, da sich die leitfähigen Partikel auf Grund der geringen Größe und Anzahl im Klebstoff nicht gegenseitig berühren. Die Leitfähigkeit kommt erst zustande, wenn der Klebstoff und die darin enthaltenen leitfähigen Partikel zwischen zwei Kontaktflächen, im vorliegenden Fall der Leiter 12 und die Kontaktstelle 24, eingeklemmt werden. Hierbei wird ein elektrischer Kontakt zwischen den zwei Kontaktflächen ausgebildet.
Während des in Fig. 3B Verbindungsvorgangs wird die Klebmasse 42 zwischen dem elektrischen Leiter 12 und der Kontaktstelle 24 verdrängt und die metallischen Kügelchen 44 drücken sich unter Hitze und Druck in den elektrischen Leiter 12 und die Kontaktstellen 24. Ferner kann vorgesehen sein, daß der elektrische Leiter 12 direkt mit der Kontaktstelle 24 in elektrischen Kontakt tritt. Mit Hilfe der metallischen Kügelchen 44 kann der elektrische Kontakt verbessert werden.
Die leitfähigen Kügelchen 44 sind in einem solchen Abstand in der isolierenden Klebmasse 42 vorhanden, daß keine horizontale Leitfähigkeit in der Klebeschicht erreicht wird. Eine elektrische Verbindung entsteht nur zwischen den Kontaktstellen 24 des Bauelements 20 und den direkt darunter-bzw. gegenüberliegenden elektrischen Leitern 10 bzw. Drähten 14.
Ferner wird mit Hilfe der Klebmasse 42 eine feste mechanische Verbindung zwischen dem Bauelement 20 und dem textilen Material 10 im wesentlichen entlang der gesamten Fläche des Bauelements 20 ausgebildet.
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß an den Kontaktstellen 24 des Bauelements 20 Vorsprünge bzw. Bumps vorgesehen sind. Die Höhe der Vorsprünge betragt vorzugsweise 0 bis 10 um. Mit Hilfe der Vorsprünge kann der Druck im Kontaktbereich weiter erhöht werden.
Wie vorstehend dargestellt, werden nicht-leitende oder anisotrope leitende Klebstoffe zur Kontaktierung von Bauelementen bzw. Mikroelektronikmodulen an in textilem Material bzw. Textilien eingewebte leitfähige Fasern verwendet.
Dadurch können niedrige Verarbeitungstemperaturen, hohe Justiertoleranzen und eine großflächige mechanische Haftung erreicht werden.
Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen können beispielsweise in Boden-oder Wandbeläge integriert werden.
Dadurch kann ein System z. B. zum Personentracking, zur Einbruchssicherung, Brandmeldung oder für ein intelligente Personenleitsystem ausgebildet werden. Ferner kann die Vorrichtung zur Rißdetektion in Textilbeton verwendet werden.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren können ferner RFID-Tags in Textilien integriert werden. Dazu werden die RFID-Tag-Chips an eingewobene Antennen kontaktiert.
Bezugszeichenliste 10 textile Material 12 elektrischer Leiter 14 Draht 16 textiler Faden 18 Bereich 19 Ende 20 Bauelement 22 Wafer 24 Kontaktstelle 30 Klebstoff (NCA) 40 Klebstoff (ACA) 42 Klebmasse 44 metallisches Kügelchen 50 Thermode 52 Auflage