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Title:
CONTACT ARRANGEMENT HAVING A WELDED FLEXIBLE CIRCUIT BOARD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/213808
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a contact arrangement. The contact arrangement has at least one electrically conductive substrate, in particular a circuit carrier. The contact arrangement also has an in particular flexible circuit board, wherein the flexible circuit board has at least one - in particular reversibly bendable - electrically insulating foil and at least one or only one electrically conductive layer. The electrically conductive layer of the flexible circuit board is electrically conductively connected to the substrate. The contact arrangement has an electrically conductive connecting element which is arranged on the electrically conductive layer of the flexible circuit board, such that the connecting element and the substrate enclose the flexible circuit board between them. The connecting element is welded to the electrically conductive layer of the flexible circuit board and to the substrate such that a welded connection extends from the connecting element, through the electrically conductive layer of the flexible circuit board, in particular transversely with respect to a flat extent of the flexible circuit board, into the substrate.

Inventors:
ALTER LUKAS (DE)
UYTTENDAELE ANDREAS MARKUS (DE)
GAERTNER PHILIPP (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/061544
Publication Date:
November 09, 2023
Filing Date:
May 02, 2023
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H05K3/32; H05K3/36; H05K1/03; H05K1/14; H05K1/18
Foreign References:
US6648208B22003-11-18
US11217850B22022-01-04
DE102012219879A12014-04-30
DE102019128634B32021-02-11
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Claims:
Ansprüche

1 . Kontaktanordnung (20) mit wenigstens einem elektrisch leitfähigen Substrat (2, 31), einer insbesondere flexiblen Leiterplatte (3, 30), wobei die flexible Leiterplatte (3, 30) wenigstens eine - insbesondere reversibel biegsame - elektrisch isolierende Folie (5) und wenigstens eine oder nur eine elektrisch leitfähige Schicht (4) aufweist, und wobei die elektrisch leitfähige Schicht der flexiblen Leiterplatte (3, 30) - insbesondere auf dem Substrat (2, 31) aufliegend - mit dem Substrat elektrisch leitfähig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (6, 29) aufweist, welches auf der elektrisch leitfähigen Schicht der flexiblen Leiterplatte (3, 30) angeordnet ist, so dass das Verbindungselement und das Substrat (2, 31) die flexible Leiterplatte (3, 30) zwischeneinander einschließen, wobei das Verbindungselement (6, 29) mit der elektrisch leitfähigen Schicht der flexiblen Leiterplatte (3, 30) und mit dem Substrat (2, 31) derart verschweißt ist, dass eine Schweißverbindung (8, 36) von dem Verbindungselement (6, 29) ausgehend sich, - insbesondere quer zu einer flachen Erstreckung der flexiblen Leiterplatte (3, 30), - durch die elektrisch leitfähige Schicht (4) der flexiblen Leiterplatte (3, 30) hindurch bis in das Substrat (2, 31) hinein erstreckt.

2. Kontaktanordnung (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (8, 36) eine Laserschweißverbindung ist.

3. Kontaktanordnung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (6, 29) sich von der Schweißverbindung (8, 36) ausgehend radial nach außen die flexible Leiterplatte (3, 30) abdeckend erstreckt. Kontaktanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (8, 36) mittels einer sich flach in der Substratebene

(40) erstreckenden , insbesondere längserstreckenden, Schweißraupe gebildet ist, die sich in dem Verbindungelement (6, 29) , der flexiblen Leiterplatte (3, 30) und in dem Substrat (2, 31) erstreckt, wobei die Schweißraupe ausgebildet ist, das Verbindungelement (6, 29) und die flexible Leiterplatte (3, 30), insbesondere wenigstens die elektrisch leitfähige Schicht (4), vollständig zu durchsetzen. Kontaktanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (8, 36) nur teilweise entlang einer Dickenerstreckung

(41) des Substrats (2, 31) ausgebildet ist. Kontaktanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat wenigstens eine elektrisch isolierende Keramikschicht und wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist. Kontaktanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (6) eine größere Dickenerstreckung (44) aufweist als die Dickenerstreckung (43) der elektrisch leitfähigen Schicht (17) der flexiblen Leiterplatte (3, 30). Kontaktanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißraupe die gleiche Breitenerstreckung (15) aufweist wie die Dickenerstreckung (44) des Verbindungselements (6). Kontaktanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (6) durch einen ein Bondbandlängsabschnitt (7, 14) gebildet ist. Kontaktanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (29) ein Metallplättchen ist. Kontaktsystem mit wenigstens einer Kontaktanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktanordnung wenigstens ein weiteres Substrat umfasst, und das Substrat (2, 31) und das weitere Substrat mittels der flexiblen Leiterplatte (3, 30) miteinander elektrisch leitfähig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Verbindungsstellen der flexiblen Leiterplatte (3, 30) mit dem Substrat (2, 31) mittels des auf die flexible Leiterplatte (3, 30) aufgesetzten Verbindungselements (6, 29) und der das Verbindungselement (6, 29) und die flexible Leiterplatte (3, 30) durchsetzenden, sich bis in das Substrat (2, 31) hineinerstreckenden stoffschlüssigen Schweißverbindung (8, 36) erzeugt ist. Kontaktsystem mit wenigstens einer Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (3, 30) einen Stecker (35) zum elektrischen Verbinden des Substrats (2, 31) aufweist. Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden einer flexiblen Leiterplatte (3, 30) mit einem Substrat (2, 31), bei dem ein Flächenbereich der flexiblen Leiterplatte (3, 30) mit einem Substrat (2, 31) elektrisch leitfähig und stoffschlüssig verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Flächenbereich (14) der flexiblen Leiterplatte (3, 30) ein sich flach erstreckendes Verbindungselement (6, 29) aufgesetzt wird, und die so erzeugte Dreischichtanordnung mittels eines Laserstrahls (11 , 24) zu einem Dreischichtverbund verschweißt wird.

Description:
Beschreibung

Titel

Kontaktanordnung mit einer verschweißten flexiblen Leiterplatte

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung. Die Kontaktanordnung weist wenigstens ein elektrisch leitfähiges Substrat, insbesondere einen Schaltungsträger, auf. Die Kontaktanordnung weist auch eine insbesondere flexible Leiterplatte auf, wobei die flexible Leiterplatte wenigstens eine - insbesondere reversibel biegsame - elektrisch isolierende Folie, und wenigstens eine oder nur eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist. Die elektrisch leitfähige Schicht der flexiblen Leiterplatte ist mit dem Substrat - insbesondere auf dem Substrat aufliegend - mit dem Substrat elektrisch leitfähig verbunden.

Aus der DE 10 2019 128 634 B3 ist eine gebondete selbsttragende Leiterverbindung zwischen zwei Bond-Stellen bekannt, an denen jeweils in einem Bond-Schritt eine stoffschlüssige Verbindung des selbsttragenden Leiters mit einer Bond-Fläche erzeugt ist und zwischen denen der Leiter in einer Bond- Schleife verläuft.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß weist die Kontaktanordnung ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement auf, welches auf der elektrisch leitfähigen Schicht der flexiblen Leiterplatte angeordnet ist, sodass das Verbindungselement und das Substrat die flexible Leiterplatte zwischeneinander einschließen. Das Verbindungselement ist mit der elektrisch leitfähigen Schicht der flexiblen Leiterplatte und mit dem Substrat derart verschweißt, dass eine Schweißverbindung von dem Verbindungselement ausgehend, sich insbesondere quer zu einer flachen Erstreckung der flexiblen Leiterplatte durch die elektrisch leitfähige Schicht der flexiblen Leiterplatte hindurch, bis in das Substrat hinein erstreckt. Vorteilhaft kann so eine niederohmige, und insbesondere lotmittelfreie elektrische Verbindung zwischen der flexiblen Leiterplatte und dem Substrat, insbesondere einem Schaltungsträger, beispielsweise einem DCB-Substrat (DCB = Direct-Copper-Bonded), oder einem A MB- Substrat (AMB = Active-Metal-Brazed) gebildet sein.

Es wurde erkannt, dass das Verbindungselement die elektrisch leitfähige Schicht der flexiblen Leiterplatte derart verstärken kann, dass beim Laserverschweißen die elektrisch leitfähige Schicht der flexiblen Leiterplatte vorteilhaft nicht wegbrennen kann.

Die flexible Leiterplatte ist bevorzugt ausgebildet, quer zu ihrer flachen Erstreckung gebogen zu werden, ohne zu brechen. Bevorzugt weist die flexible Leiterplatte als elektrisch isolierende Schicht oder elektrisch isolierende Folie eine Polyimidschicht, eine Polyamidschicht, eine PET-Schicht (PET = Poly- Ethylen-Terephtalat), PVB-Schicht (Poly-Vinyl-Butyral), eine PVF-Schicht (PVF = Poly-Vinyl-Fluorid) oder eine EVA-Schicht (EVA = Ethylen-Vinyl-Acetat) auf. Die elektrisch leitfähige Schicht der flexiblen Leiterplatte ist bevorzugt eine Kupferschicht oder Metallschicht aus einer Kupferlegierung.

Bevorzugt ist das Verbindungselement ausgebildet, eine beim Schweißen erzeugte Wärme wenigstens teilweise aufzunehmen. Vorteilhaft kann das Verbindungselement so sowohl einen Wärmespeicher für überschüssige Prozesswärme beim Schweißen, als auch einen Materialvorrat ausbilden, welcher beim Verschweißen der flexiblen Leiterplatte mit dem Substrat die elektrisch leitfähige Schicht im Bereich der Schweißverbindung vorteilhaft verstärken kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Kontaktanordnung ist die Schweißverbindung eine Laserschweißverbindung. Vorteilhaft kann so ein Schaltungsträger, insbesondere keramischer Schaltungsträger, von nur einer Seite her kommend, mit der flexiblen Leiterplatte verschweißt werden. In einer anderen Ausführungsform ist das Substrat durch ein Stanzgitter, insbesondere ein Blechstück, oder ein Lead-Frame gebildet. Die Schweißverbindung ist in dieser Ausführungsform beispielsweise eine Widerstandspunktschweißverbindung. Vorteilhaft kann so beim Widerstandsschweißen mittels des Verbindungselements ein zusätzliches Schweißmaterial zum Ausbilden einer elektrische Kontaktbrücke zwischen der flexiblen Leiterplatte und dem Substrat ausgebildet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verbindungselement eine Flächenerstreckung auf, welche sich - insbesondere in einer Ebene der flexiblen Leiterplatte - über die räumliche Erstreckung der Schweißverbindung radial nach außen erstreckt, wobei das Verbindungselement die flexible Leiterplatte außerhalb der Schweißverbindung bedeckt. Vorteilhaft kann so eine mechanische Verstärkung und eine formschlüssige Haltefunktion, insbesondere eine Art Kragen um die Schweißverbindung gebildet sein, wobei der Kragen die flexible Leiterplatte im Bereich der Schweißverbindung mechanisch festhalten und stabilisieren kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Kontaktanordnung ist die Schweißverbindung mittels einer sich flach in der Substratebene erstreckenden, insbesondere längs erstreckenden, Schweißraupe gebildet. Die Schweißraupe erstreckt sich in dem Verbindungselement, der flexiblen Leiterplatte und in dem Substrat. Bevorzugt ist die Schweißraupe ausgebildet, das Verbindungselement, die flexible Leiterplatte, insbesondere die wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht der flexiblen Leiterplatte, vollständig zu durchsetzen. Vorteilhaft kann so eine elektrisch leitfähige stoffschlüssige Verbindung zwischen den Fügepartnern gebildet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schweißverbindung nur teilweise entlang einer Dickenerstreckung des Substrats, insbesondere einer elektrisch leitfähigen Schicht, insbesondere Umverdrahtungsschicht, des Substrats ausgebildet. Vorteilhaft kann die elektrisch leitfähige Schicht des Substrats, insbesondere eines Keramiksubstrats, sich so nicht durch einen Wärmeeintrag mechanisch verformen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Kontaktanordnung weist das Substrat wenigstens eine elektrisch isolierende Keramikschicht, und wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht auf. Das Substrat ist beispielsweise ein DCB- Substrat (DCB = Direct-Copper-Bonded), ein AM B- Substrat (AMB = Active- Metal-Brazed), ein IMS-Substrat (IMS = Insulated-Metal-Substrate), ein LTCC- Substrat (LTCC = Low-Temperature-Cofired-Ceramic) oder ein HTCC-Substrat (HTCC = High-Temperature-Cofired-Ceramic).

Vorteilhaft kann so eine flexible Leiterplatte mit einem insbesondere keramischen Substrat lotmittelfrei verbunden werden. Die flexible Leiterplatte ist mittels des Verbindungselements vorteilhaft auch vor einem unbeabsichtigten Abreißen geschützt, insoweit das Verbindungselement einen seitlich über die Schweißverbindung hinausstehenden Kragen ausbildet, welcher ausgebildet ist, die flexible Leiterplatte auf dem Substrat zu halten und/oder anzudrücken.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verbindungselement eine größere Dickenerstreckung auf, als die elektrisch leitfähige Schicht der flexiblen Leiterplatte. Vorteilhaft kann so eine Materialaddition beim Verschweißen, als auch ein mechanischer Kragen zum Fixieren der flexiblen Leiterplatte auf dem Substrat gebildet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schweißverbindung, insbesondere die Schweißraupe, die gleiche Breitenerstreckung auf, wie die Dickenerstreckung des Verbindungselements. Beispielsweise weist die Schweißraupe eine Breitenerstreckung zwischen 100 und 300 Mikrometer, bevorzugt zwischen 180 Mikrometer und 220 Mikrometer, oder 200 Mikrometer auf. Eine beispielhafte Dicke des Verbindungselements beträgt zwischen 150 und 250 Mikrometer, bevorzugt zwischen 180 und 220 Mikrometer. Vorteilhaft kann so eine stabile und elektrisch gut leitfähige Schweißverbindung gebildet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Kontaktanordnung ist das Verbindungselement ein Bond-Band-Längsabschnitt, weiter bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Vorteilhaft kann das Verbindungselement so aufwandsgünstig mittels eines Bond-Gerätes auf der flexiblen Leiterplatte aufgebracht werden. Weiter vorteilhaft kann so das Verbindungselement von einem Bond-Band-Vorrat, insbesondere einer Bond-Band-Rolle, abgerollt werden und der Längsabschnitt auf dem Schaltungsträger verschweißt, und abgeschnitten werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungselement ein Metallplättchen. Vorteilhaft kann das Verbindungselement so mittels Vakuumbestücken, insbesondere mittels eines Bestückungsautomaten auf den Schaltungsträger, insbesondere die flexible Leiterplatte, im Bereich der elektrischen Verbindungsstelle aufgesetzt werden. Das Metallplättchen ist beispielsweise selbsthaftend ausgebildet, und weist auf einer zu der flexiblen Leiterplatte weisenden Seite wenigstens oder nur auf einem nicht zu verschweißenden Teilflächenbereich einen Klebstoff auf.

Beispielsweise kann das Verbindungselement, insbesondere das Metallplättchen, beispielsweise ein Kupferplättchen, von einem Bestückungsautomaten auf den Schaltungsträger gesetzt werden, welcher ausgebildet ist, das Metallplättchen mittels Vakuumkraft festzuhalten, das Metallplättchen auf dem Schaltungsträger abzusetzen, und auf dem Schaltungsträger, insbesondere der flexiblen Leiterplatte, anzudrücken, und während des Andrückens einen Laserstrahl im Bereich eines Andruckelements auf das Metallplättchen zu senden, und das Metallplättchen mit der flexiblen Leiterplatte und dem Substrat zu verschweißen. Vorteilhaft kann das Schweißverbinden so in einen automatisierten Bestückungsprozess beim Bestücken eines Schaltungsträgers integriert sein.

Vorteilhaft kann so ein stoffschlüssig verbundener Dreischichtverbund aus den vorgenannten Fügepartnern erzeugt sein.

Die Erfindung betrifft auch ein Kontaktsystem mit wenigstens einer Kontaktanordnung gemäß der vorbeschriebenen Art. Die Kontaktanordnung weist wenigstens ein weiteres Substrat auf, wobei das Substrat und das weitere Substrat mittels der flexiblen Leiterplatte miteinander elektrisch leitfähig verbunden sind. Bevorzugt sind die elektrischen Verbindungsstellen der flexiblen Leiterplatte mit dem Substrat mittels des auf die flexible Leiterplatte aufgesetzten Verbindungselements und der das Verbindungselement und die flexible Leiterplatte durchsetzenden, sich bis in das Substrat hinein erstreckenden stoffschlüssigen Schweißverbindung erzeugt. Vorteilhaft können so zueinander verschiedene Substrate, insbesondere Schaltungsträger, mittels einer flexiblen Leiterplatte miteinander elektrisch und aufwandsgünstig verbunden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die flexible Leiterplatte einen Stecker zum elektrischen Verbinden des Substrats auf. Der Stecker kann zusätzlich zu dem bereits erwähnten weiteren Substrat, oder anstelle des weiteren Substrats mit der flexiblen Leiterplatte verbunden sein. Vorteilhaft kann eine elektrische Anbindung eines Substrats, insbesondere eines keramischen Schaltungsträgers, an eine Steckverbindung so aufwandsgünstig, prozesssicher und dauerhaft haltbar ausgebildet sein.

Die flexible Leiterplatte kann in einer bevorzugten Ausführungsform auf dem Schaltungsträger als weitere aufgesetzte Umverdrahtungsschicht gebildet sein, auf der elektronische Bauelemente, beispielsweise ein Sensor, angeordnet sein können. Vorteilhaft kann die flexible Leiterplatte lotmittelfrei mit dem Schaltungsträger verschweißt sein, so dass der Schichtverbund umfassend den Schaltungsträger und die flexible Leiterplatte zum Reflow-Verlöten von elektronischen Bauelementen auf dem Schichtverbund in einen Lötofen eingefahren werden kann, ohne dass sich der lotmittelfrei erzeugte Schichtverbund wieder auflösen kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden einer flexiblen Leiterplatte mit einem Substrat. Bei dem Verfahren wird ein Flächenbereich der flexiblen Leiterplatte mit einem Substrat elektrisch leitfähig und stoffschlüssig verbunden.

Bevorzugt wird auf dem Flächenbereich der flexiblen Leiterplatte ein sich flach erstreckendes Verbindungselement aufgesetzt, und die so erzeugte Dreischichtanordnung, umfassend das Substrat, die flexible Leiterplatte und das sich flach erstreckende Verbindungselement, mittels eines Laserstrahls zu einem Dreischichtverbund verschweißt, bei dem die Fügepartner bevorzugt aufeinanderliegend stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Bevorzugt wird der Dreischichtverbund von der Seite des Verbindungselements herkommend, mittels des Laserstrahls verschweißt Vorteilhaft kann so eine haltbare, und niederohmige elektrische Verbindung zwischen der flexiblen Leiterplatte und dem Substrat erzeugt sein.

Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen erläutert. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus einer Kombination der in den abhängigen Ansprüchen und in den Figuren beschriebenen Merkmale.

Figur 1 zeigt eine Schweißvorrichtung und ein Verfahren zum Verschweißen einer flexiblen Leiterplatte mit einem Schaltungsträger, bei dem ein durch einen Bondbandlängsabschnitt gebildetes Verbindungselement auf der flexiblen Leiterplatte angeordnet wird, und das Verbindungselement zusammen mit der flexiblen Leiterplatte und dem Schaltungsträger mittels Laserstrahlen verschweißt wird, und der Bondbandlängsabschnitt nach dem Verschweißen von dem übrigen Bondband abgeschnitten wird;

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Kontaktanordnung die mit der in Figur 1 dargestellten Schweißvorrichtung und dem Verfahren erzeugt worden ist;

Figur 3 zeigt eine Variante zu dem in Figur 1 dargestellten Verfahren, bei dem ein Metallplättchen auf die flexible Leiterplatte aufgesetzt wird und mit der flexiblen Leiterplatte und dem Schaltungsträger zu einer Dreischichtverbindung verschweißt wird.

Figur 1 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren 1 zum Erzeugen einer Verbindungsanordnung mittels einer Schweißvorrichtung 9. Die Verbindungsanordnung umfasst einen Schaltungsträger 2, eine flexible Leiterplatte 3, und ein elektrisch leitfähig ausgebildetes Verbindungselement 6. Das Verbindungselement 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Bond- Band-Längsabschnitt eines Bond-Bandes 7 gebildet. Bei dem Verfahren wird eine Schweißvorrichtung 9, welche einen Niederhalter 10 aufweist, und einen Laser 12, welcher ausgebildet ist, einen Laserstrahl 11 zu erzeugen, auf eine Dreischichtanordnung umfassend den Schaltungsträger 2, die flexible Leiterplatte 3 und das durch den den Bond-Band-Längsabschnitt gebildete Verbindungselement 6 aufgesetzt. Der Niederhalter 10 ist ausgebildet, quer zu einer flachen Erstreckung 40 des Schaltungsträgers 2 auf das Verbindungselement 6 zu drücken, und diesen gegen die flexible Leiterplatte 3, und so auch gegen das Substrat, gebildet durch den Schaltungsträger 2, zu pressen. Der Niederhalter 10 ist in einer auf das Verbindungselement 6 gestützten Halteposition 10‘ dargestellt.

Die flexible Leiterplatte 3 weist eine elektrisch isolierende Folie 5, und eine sich in einer Ebene der flexiblen Folie erstreckende elektrisch leitfähige Schicht 4, insbesondere Kupferschicht auf. Die Laserstrahlen 11 sind ausgebildet, den Bond-Band-Längsabschnitt 6, die elektrisch leitfähige Schicht 4 und eine elektrisch leitfähige Umverdrahtungsschicht 17 des Schaltungsträgers 2 miteinander formschlüssig zu verbinden, insbesondere zu verschweißen.

Dazu kann ein von den Laserstrahlen 11 getroffener Bereich des Verbindungselements 6, gebildet durch den Bond-Band-Längsabschnitt, von den Laserstrahlen 11 verdampft und/oder aufgeschmolzen werden, wobei im Bereich der Verdampfungszone benachbart angeordnete Metallbereiche in die Verdampfungszone einschmelzen können, und sich so ein im Bereich der Laserstrahlen 11 erzeugter Schmelztiegel verflüssigten Metalls ausbilden kann. Die Zone des verflüssigten Metalls erstreckt sich durch das Verbindungselement 6, insbesondere den Bond-Band-Abschnitt hindurch, und weiter durch die elektrisch leitfähige Schicht 4 hindurch und weiter bis in die elektrisch leitfähige Schicht 17, insbesondere Umverdrahtungsschicht des Schaltungsträgers 2 hinein. Der so in der Tiefe der aufeinanderliegenden Schichten, gebildet durch den Bond-Band-Abschnitt 6, die elektrisch leitfähige Schicht 4 und den Schaltungsträger 2, gebildete Schmelzzone kann nach einem Erstarren eine formschlüssige Schweißverbindung zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht der flexiblen Leiterplatte 3, und dem Schaltungsträger 2, insbesondere der elektrisch leitfähigen Schicht 17, erzeugen. Die in der flachen Erstreckung 40 des Schaltungsträgers 2 entlang einer Breitenerstreckung 15 ausgebildete Schweißverbindung 8 weist somit eine kleinere Breitenerstreckung auf, als eine Breitenerstreckung 14 des Verbindungselements 6, welches in diesem Ausführungsbeispiel von dem Bond- Band 7 nach einem Erzeugen der Schweißverbindung 8 mittels eines von einer Schneidvorrichtung 45 bewegten Schneidmessers 13 von dem Bond-Band 7 abgetrennt worden ist. Die Schneidvorrichtung 45 ist in diesem Beispiel Bestandteil der Schweißvorrichtung und ist angeordnet und ausgebildet, das Schneidmesser 13 hin- und herzubewegen und von dem Bondband 7 einen sich entlang der Breitenerstreckung 14 erstreckenden Bondbandlängsabschnitt des Bondbandes 7 abzutrennen und so das vereinzelte Verbindungselement 6 zu erzeugen.

Auf diese Weise kann ein um die Schweißverbindung 8 herum ausgebildeter Kragen 19 ausgebildet sein, welcher - insbesondere nach Art eines Nagelkopfes oder eines Nietkopfes - die flexible Leiterplatte 3, insbesondere die die Schweißverbindung 8 umgebende elektrisch leitfähige Schicht 4, und in diesem Ausführungsbeispiel auch einen Bereich der elektrisch isolierenden Schicht 5, bedecken, und so zwischen dem Schaltungsträger 2 und dem Verbindungselement 6 einspannen kann.

Die Breitenerstreckung 14 des Verbindungselements 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel größer ausgebildet, als eine Breitenerstreckung 16 der elektrisch leitfähigen Schicht 4, welche in der flexiblen Leiterplatte 3 ausgebildet ist. Mit der Breitenerstreckung 14 des Verbindungselements 6 ist auch ein der Breitenerstreckung 14 entsprechender Flächenbereich auf der flexiblen Leiterplatte 3 von dem Verbindungselement 6 abgedeckt, der sich über die Schweißverbindung 8 radial nach außen erstreckt. Auf diese Weise ist eine Art Kragen gebildet, der die mit dem Schaltungsträger verschweißte flexible Leiterplatte auf dem Schaltungsträger andrücken und festhalten kann.

Die flexible Leiterplatte 3 weist als elektrisch isolierendes Material 5 eine Polyimid-Folie, eine Polyamid-Folie, eine Mylarschicht, insbesondere Polyethylenterephthalat-Schicht, oder eine Elastomer-Schicht auf. Die flexible Leiterplatte ist derart flexibel ausgebildet, dass sie quer zu einer flachen Erstreckung der flexiblen Leiterplatte hin- und hergebogen werden kann, ohne zu brechen.

Figur 2 zeigt - schematisch - eine Verbindungsanordnung 20, welche mittels des in Figur 1 dargestellten Verfahrens 1 erzeugt worden ist. Die Verbindungsanordnung 20 umfasst das Substrat 2, in diesem Ausführungsbeispiel ein keramischer Schaltungsträger, umfassend die in Figur 1 dargestellte elektrisch isolierende Keramikschicht 18, und eine elektrisch leitfähige Umverdrahtungsschicht 17, insbesondere Kupferschicht. Zusätzlich zu der Umverdrahtungsschicht 17 weist der Schaltungsträger 2 eine elektrisch leitfähige Rückseitenschicht 46 auf, welche gemeinsam mit der elektrisch leitfähigen Umverdrahtungsschicht 17 die elektrisch isolierende Schicht 18 zwischeneinander einschließen. Die Verbindungsanordnung 20 weist auch die flexible Leiterplatte 3 und das Verbindungselement 6 auf.

Bei der Verbindungsanordnung 20 liegen die drei Schichten des Dreischichtverbundes, gebildet durch den Schaltungsträger 2, die flexible Leiterplatte 3, und das Verbindungselement 6 aufeinander auf, wobei die stoffschlüssig verbindende Schweißverbindung 8 die drei Fügepartner, nämlich das Verbindungselement 6, die flexible Leiterplatte 3, insbesondere die elektrisch leitfähige Schicht 4 der flexiblen Leiterplatte 3, und den Schaltungsträger 2, insbesondere die elektrisch leitfähige Schicht 17 des Schaltungsträgers 2, stoffschlüssig miteinander verbindet und diese quer zu einer flachen Erstreckung 40 des Schaltungsträgers 2 wenigstens teilweise oder vollständig durchsetzt. Die Schweißverbindung 8 durchsetzt den Schaltungsträger 2 in diesem Ausführungsbeispiel mit einer kleineren Tiefenerstreckung als dessen Dickenerstreckung 41 , und auch einer kleineren Tiefenerstreckung als die Dickenerstreckung 42 der elektrisch leitfähigen Schicht 17, insbesondere Umverdrahtungsschicht.

Eine Dickenersteckung 44 des Verbindungselements 6 ist größer ausgebildet als eine Dickenerstreckung 43 der elektrisch leitfähigen Schicht 4 der flexiblen Leiterplatte 3 oder der flexiblen Leiterplatte selbst. Die Dickenerstreckung der elektrisch leitfähigen Schicht 4 kann einer Dickenerstreckung der elektrisch isolierenden Schicht 5 entsprechen. Dadurch kann die flexible Leiterplatte 3 eine isotrope Dicke aufweisen.

Die Verbindungsanordnung 20 kann als anstelle des keramischen Schaltungsträgers 2 in einer anderen Ausführungsform als Substrat ein gestanztes Blechstück, auch Stanzgitter oder Leadframe genannt, aufweisen.

Figur 3 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für ein Verbindungsverfahren 21 zum stoffschlüssigen und elektrisch leitfähigen Verbinden eines Schaltungsträgers 31 mit einer flexiblen Leiterplatte 30.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Fügeverfahren weist eine Laserschweißvorrichtung 22 einen Laser 23 zum Erzeugen eines Laserstrahls 24 auf, und einen durch ein Rohr 25 gebildeten Niederhalter, wobei der Laser 23 angeordnet und ausgebildet ist, den Laserstrahl 24 durch einen von dem Rohr 25 umschlossenen zylindrischen Hohlraum 26 entlang der Längserstreckung des Hohlraums 26 hindurchzusenden.

Das Rohr 25 weist eine Stirnseite 37 auf, welche ausgebildet ist, auf ein Verbindungselement 29, in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Metallplättchen, ein Stanzgitter, oder ein Lead-Frame, oder ein Blechstück gebildet, zum Transportieren des Verbindungselements bis hin zu dem Schweißort auf dem Schaltungsträger 31 aufzusetzen, und mittels einer Vakuumpumpe 28 den an das Verbindungselement 29 grenzenden Hohlraum 26 luftleer zu saugen, sodass das Verbindungselement 29 gegen die Stirnseite 37 des Rohrs 25 angesaugt werden kann.

Ein Saugkanal 27 verbindet den Hohlraum 26 mit der Vakuumpumpe 28. Die Laserschweißvorrichtung 22 kann Bestandteil einer Fertigungsvorrichtung sein, und wie durch den Pfeil 38 angedeutet, wenigstens quer zu einer flachen Erstreckung 40 des Schaltungsträgers 31 auf- oder abbewegt werden. Auf diese Weise kann die Laserschweißvorrichtung 22 nach einem Ansaugen des Verbindungselements 29, gebildet durch das Metallplättchen, das Verbindungselement 29 auf die auf dem Schaltungsträger 31 aufgelegte flexible Leiterplatte 30 - in Richtung 39 des Schaltungsträgers 31 aufgesetzt und dort von der Laserschweißvorrichtung 22 angedrückt werden.

Die Laserschweißvorrichtung 22 kann ausgebildet sein, das Rohr 25, insbesondere die Stirnseite 37 des Rohrs 25, gegen das Verbindungselement 29 zu pressen, sodass die flexible Leiterplatte 30 im Bereich der Stirnseite 37 fest zwischen dem Verbindungselement 29 und dem Schaltungsträger 31 eingespannt ist.

Mittels des Laserstrahls 24 kann dann die Schweißverbindung 36 erzeugt werden, welche das Verbindungselement 29, die flexible Leiterplatte 30 und die elektrisch leitfähige Schicht 33 des Schaltungsträgers 31 miteinander verschmelzen, und so stoffschlüssig miteinander verbinden kann.

Nach einem Erkalten und Erstarren der Schweißverbindung 36 kann die Fertigungsvorrichtung 22 die Vakuumpumpe 28 abschalten, sodass nach einem Abheben des Rohrs 25 von dem Verbindungselement 29 das Verbindungselement 29 freigegeben ist.

Der Schaltungsträger 31 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine elektrisch isolierende Schicht 32, insbesondere Keramikschicht, welche zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht 33, und einer weiteren elektrisch leitfähigen Rückseitenschicht 34 - insbesondere nach Art eines Sandwiches - eingeschlossen ist.

Die flexible Leiterplatte 30 weist in dieser Ausführung beispielhaft einen Stecker 35 auf, sodass eine auf dem Schaltungsträger 31 gebildete elektrische oder elektronische Schaltungsanordnung nach außen hin mittels des Steckers 35 elektrisch mit weiteren elektronischen Komponenten verbunden werden kann. Anstelle des Steckers kann die flexible Leiterplatte 30 mit einem weiteren Schaltungsträger steckverbunden, schweißverbunden oder lötverbunden sein.