Es ist bekannt, Weichlot in Form einer Lotpaste auf eine Montagefläche eines Bauelementes aufzubringen. Jedoch sind mit diesem Vorgehen weder konstante Schichtdicken, noch Schichtdicken im Bereich von < 10 μιη möglich.

Ferner können Weichlotfolien durch Walzen hergestellt werden. Allerdings sind, abhängig von der Zusammensetzung des Lotes, gleichmäßige Schichtdicken von weniger als 20 μιη und bis zu 100 μιη nur mit hohem Aufwand erreichbar. Diese gewalzten Weichlote können auf einer Trägerschicht oder zusammen mit dieser gewalzt sein. Jedoch sind gewalzte Weichlote häufig herstellungsbedingt verschmutzt und können unerwünschte Walzspuren aufweisen.

Daher wurde bisher das gesamte Bauelement (maskiert oder unmaskiert) mit Weichlot bedampft, um das Weichlot auf die Montagefläche des Bauelementes dünn und/oder möglichst rein aufzubringen, da mittels Bedampfen gezielt geringe Schichtdicken bei gleichzeitig hoher Reinheit erzeugt werden können. Jedoch ist das Verfahren relativ teuer, insbesondere wenn die Montagefläche relativ zu der restlichen und gegebenenfalls maskierten Oberfläche des Bauelementes klein ist.

Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen von Weichlot auf eine Montagefläche eines Bauelementes zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Aufbringen von Weichlot auf eine Montagefläche eines Bauelementes, bei dem a) ein Verbindungsmittel, das eine Trägerschicht und eine auf der Trägerschicht durch physikalische Gasphasenabscheidung gebildete Weichlotschicht aufweist, mit seiner Weichlotschicht so in mechanischen Kontakt mit der Montagefläche gebracht wird, daß eine erste Haftfestigkeit zwischen der Weichlotschicht und der Montagefläche größer wird als eine zweite Haftfestigkeit zwischen der Weichlotschicht und der Trägerschicht und b) danach das Verbindungsmittel vom Bauelement abgenommen wird, so daß sich im Bereich der Montagefläche die Trägerschicht von der Weichlotschicht löst und somit nur auf der Montagefläche Weichlot verbleibt. Damit ist eine lokale Beaufschlagung der Montagefläche mit einer äu ßerst dünnen und gleichzeitig sehr reinen Weichlotschicht möglich. Unter Weichloten werden hier insbesondere solche Lote verstanden, deren Schmelzpunkt kleiner als 450 °C ist. Insbesondere kann der Schmelzpunkt im Bereich zwischen 180° und 300°C liegen. Ferner kann das Weichlot einen Schmelzpunkt von kleiner als 250 °C aufweisen. Der Schmelzpunkt wird so gewählt, daß er einerseits ausreichend über der maximalen Betriebstemperatur der miteinander zu verlötenden Bauelemente liegt, aber andererseits niedrig genug ist, damit beim Verlöten keine Beschädigung der Bauelemente auftritt.

Bei der physikalischen Gasphasenabscheidung handele es sich um ein Beschichtungsverfahren (bevorzugt um ein vakuumbasiertes Beschichtungsverfahren), bei dem die Weichlotschicht direkt durch Kondensation eines entsprechenden Materialdampfes gebildet wird. So kann ein Verdampfungsverfahren (wie z.B. thermisches Verdampfen, Elektronenstrahlverdampfen, Laserstrahlverdampfen, Lichtbogenverdampfen,

Molekularstrahlepitaxie, etc.), Sputterverfahren und/oder lonenplattieren eingesetzt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Weichlotschicht im Bereich der Montagefläche gegen die Montagefläche gedrückt werden (bevorzugt mit einer größeren Kraft als außerhalb der Montagefläche), um die erste Haftfestigkeit (bzw. erste Adhäsion) zu erreichen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Rückseite der Trägerschicht nur im Bereich der Montagefläche mit einem vorbestimmten mechanischen Druck beaufschlagt wird. Bei dem Verfahren kann die Montagefläche ein Teil einer größeren Oberfläche des Bauelementes sein. Selbst wenn die Weichlotschicht des Lötmittels auch neben der Montagefläche in Kontakt mit der Oberfläche gebracht wird, kann z.B. durch lokalen mechanischen Druck nur im Bereich der Montagefläche die erste Haftfestigkeit erreicht werden, so daß dann beim Abnehmen des Lötmittels eben nur im Bereich der Montagefläche die gewünschte Weichlotschicht zurückbleibt.

Nach dem erfindungsgemäßen Aufbringen des Weichlotes auf die Montagefläche kann ein weiteres Bauelement in mechanischen Kontakt mit dem Weichlot auf der Montagefläche gebracht werden. Die beiden Bauelemente können mittels der Weichlotschicht verlötet und/oder kaltverschweißt werden. Es ist jedoch auch möglich, die beiden Bauelemente lediglich so einzuklemmen, daß mittels der Weichlotschicht eine elektrische und thermische Kontaktierung der beiden Bauelemente vorliegt. Wichtig ist dabei, daß eine vollflächige Kontaktierung mittels der Weichlotschicht erreicht wird, so daß der gewünschte elektrische und/oder thermische Übergang vorliegt.

Bei dem Verfahren kann eines der beiden Bauelemente eine Wärmesenke und das andere der beiden Bauelemente eine Laserdiode sein. Damit wird eine ausgezeichnete thermische und elektrische Kontaktierung der Laserdiode mit der Wärmesenke erreicht.

Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein zweites Verbindungsmittel, das eine Trägerschicht und eine darauf durch physikalische Gasphasenabscheidung gebildete Weichlotschicht aufweist, mit seiner Weichlotschicht so in mechanischen Kontakt mit einer zweiten Kontaktfläche eines dritten Bauelementes gebracht werden, daß eine dritte Haftfestigkeit zwischen der Weichlotschicht des zweiten Verbindungsmittels und der zweiten Montagefläche größer wird als eine vierte Haftfestigkeit zwischen der Weichlotschicht und der Trägerschicht des zweiten Verbindungsmittels, danach das zweite Verbindungsmittel vom dritten Bauelement abgenommen werden, so daß sich im Bereich der zweiten Montagefläche die Trägerschicht des zweiten Verbindungsmittels von der Weichlotschicht löst und somit nur auf der zweiten Montagefläche Weichlot verbleibt, wobei dann das zweite Bauelement in mechanischen Kontakt mit dem Weichlot auf der zweiten Montagefläche gebracht wird. Somit kann z.B. eine Laserdiode von zwei Seiten mit Wärmesenken kontaktiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jede der Trägerschichten jeweils als nicht metallische und/oder als nicht elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet sein. Ferner kann die jeweilige Weichlotschicht direkt auf der Trägerschicht ausgebildet sein. Natürlich können die vorteilhaften Verfahrensschritte beim Aufbringen des Weichlotes auf die erste Montagefläche auch beim Aufbringen des Weichlotes auf die zweite Montagefläche angewendet werden. Ferner kann es sich bei dem zweiten Verbindungsmittel um das erste Verbindungsmittel handeln, das bereits zum Aufbringen des Weichlots auf die Montagefläche des ersten Bauelementes verwendet wurde.

Es wird ferner bereitgestellt ein System aus einem Verbindungsmittel und einem Bauelement mit einer Montagefläche, bei dem das Verbindungsmittel eine Trägerschicht und eine auf der Trägerschicht durch physikalische Gasphasenabscheidung gebildete Weichlotschicht, die von der Trägerschicht lösbar ist, aufweist, wobei die Haftfestigkeit bzw. Adhäsion zwischen Weichlotschicht und Trägerschicht kleiner ist als zwischen der Weichlotschicht und der Montagefläche, wenn das Verbindungsmittel mit seiner Weichlotschicht in Kontakt mit der Montagefläche gebracht ist. Das in Kontakt Bringen kann insbesondere durch Druckbeaufschlagung unterstützt werden, so daß die Weichlotschicht lokal auf die Montagefläche gedrückt wird.

Mit einem solchen System ist es möglich, lokal dünne Weichlotschichten aufzubringen.

Die Schichtdicke der Weichlotschicht ist bevorzugt kleiner oder gleich 10 μιη .

Ferner kann die Schichtdicke der Weichlotschicht kleiner sein als die Schichtdicke der Trägerschicht, wobei die Weichlotschicht bevorzugt um zumindest eine Größenordnung kleiner ist als die Trägerschicht.

Die Schichtdicke der Trägerschicht kann so gewählt sein, daß sie als steif und trotzdem flexibel bezeichnet werden kann. Die Trägerschicht kann als Folie mit einer Schichtdicke im Bereich von einigen 100 μιη oder auch kleiner ausgebildet sein. Als Material für die Trägerschicht kann insbesondere ein nicht metallisches und/oder ein nicht elektrisch leitfähiges Material, wie z.B. Polytetrafluorethylen, Polyimid, etc. verwendet werden. Die Weichlotschicht kann direkt auf der Trägerschicht ausgebildet sein.

Die Weichlotschicht kann bevorzugt ein Indium-haltiges Lot sein. Das Lot kann zusätzlich Zinn, Silber, etc. enthalten. Durch diese zusätzlichen Materialien können z.B. Schmelzpunkt und weitere Materialeigenschaften gezielt eingestellt werden.

Ferner kann die Weichlotschicht als durchgehende Schicht auf der Trägerschicht ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, daß die Weichlotschicht voneinander beabstandete Weichlotabschnitte aufweist. Damit kann eine Konfektionierung der Weichlotschicht durchgeführt werden, so daß an die Form und Größe der Montagefläche angepaßte Weichlotabschnitte vorgesehen sind.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen: eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Verbindungsmittels;

Fig. 2 eine Ansicht von unten des Verbindungsmittels von Fig. 1 ;

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Herstellung des

Verbindungsmittels gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 - 6 Seitenansichten zur Beschreibung der Aufbringung von Weichlot auf einer

Montagefläche eines Bauelementes;

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Bauelement gemäß Fig. 6, und

Fig. 8 eine Ansicht von unten auf ein Lötmittel nach einer weiteren Ausführungsform.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform umfaßt das Verbindungsmittel 1 eine Trägerschicht 2, die auf einer Seite (hier auf ihrer Unterseite 3) eine aufgedampfte Weichlotschicht 4 aufweist.

Die Trägerschicht 2 ist bei der hier beschriebenen Ausführungsform eine Teflon-Folie (Polytetrafluorethylen-Folie) mit einer Dicke D1 im Bereich von einigen 100 μιη. Die Weichlotschicht 4 weist eine Dicke D2 auf, die kleiner ist als die Dicke D1 der Trägerschicht. Bevorzugt ist die Dicke D2 um zumindest eine Größenordnung kleiner als die Dicke D1 der Trägerschicht 2.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Weichlotschicht 4 als Indiumlot ausgebildet und weist eine Dicke D2 auf, die kleiner oder gleich 10 μιη ist.

Das Verbindungsmittel 1 gemäß Figuren 1 und 2 kann wie folgt hergestellt werden. Die Trägerschicht 2 wird in einer Kammer 5 positioniert. Wie in Fig. 3 schematisch gezeigt ist, liegt sie auf L-förmigen Halter 6 auf. Ferner ist in der Kammer 5 eine Heizvorrichtung 7 angeordnet, auf der das aufzudampfende Weichlot 8 liegt. Die Kammer 5 wird evakuiert und dann wird mittels der Heizvorrichtung 7 das Weichlot 8 verdampft, das sich dadurch auf sämtlichen freien Flächen auf der Kammer 5 und somit auch auf der Unterseite 3 der Trägerschicht 2 niederschlägt. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer wird die gewünschte Dicke D2 der Weichlotschicht 4 erreicht und das Aufdampfen wird beendet. Natürlich kann anstatt oder zusätzlich zur Zeitmessung noch eine Schichtdickenmessung durchgeführt werden, um sicherzustellen, daß die gewünschte Schichtdicke der Weichlotschicht erreicht wird. Natürlich kann das Verdampfen des Weichlotes 8 in der Kammer 5 auf unterschiedlichste Art und Weise erreicht werden. Neben der bereits beschriebenen Heizvorrichtung 7 ist es beispielsweise möglich, mittels eines Elektronenstrahles die gewünschte Verdampfung zu erreichen . Neben den beschriebenen Verfahren können auch andere physikalische Gasphasenabscheidungsverfahren (PVD-Verfahren) eingesetzt werden, um die Weichlotschicht 4 auf der Trägerschicht 2 zu bilden.

Das Verbindungsmittel 1 eignet sich ausgezeichnet dafür, eine dünne Weichlotschicht (mit der Dicke D2) auf eine Montagefläche 10 eines Bauelementes 1 1 lokal aufzubringen . Das Verbindungsmittel 1 bildet dann zusammen mit dem Bauelement 1 1 ein erfindungsgemäßes System aus Verbindungsmittel und Bauelement, wobei das Bauelement 1 1 bzw. zumindest der Bereich mit der Montagefläche 10 bevorzugt aus einem elektrischen leitfähigen Material gebildet ist. Bei dem Bauelement 1 1 kann es sich beispielsweise um eine Wärmesenke für z.B. eine Laserdiode (nicht gezeigt) handeln , wobei die Laserdiode mit der Montagefläche verlötet werden soll.

Um das Weichlot auf die Montagefläche 10 aufzubringen, wird das Verbindungsmittel 1 so auf die Montagefläche 10 gelegt, daß die Weichlotschicht 4 mit der Montagefläche 10 in Kontakt steht (Schritt von Fig. 4 nach Fig. 5). Danach wird die Oberseite 12 der Trägerschicht 2 in dem Bereich mit Druck beaufschlagt, der der Montagefläche 10 entspricht, wie durch einen Stempel 13 in Figur 5 schematisch dargestellt ist. Dabei ist die Anfangsposition des Stempels 13 mit durchgezogenen Linien und die Endposition des Stempels 13 mit gestrichelten Linien gezeigt. Durch diese Druckbeaufschlagung wird bewirkt, daß die Haftfestigkeit zwischen der Weichlotschicht 4 und der Montagefläche 10 größer wird als die Haftfestigkeit zwischen der Weichlotschicht 4 und der Trägerschicht 2. Daher bleibt dann beim Entfernen des Verbindungsmittels 1 vom Bauelement 1 1 das Weichlot nur im Bereich der Montagefläche 1 0 auf der Oberfläche 14 des Bauelementes 1 1 als Weichlotbeschichtung 1 5 zurück, wie in Figur 6 schematisch angedeutet ist. In Bereichen neben der Montagefläche 10 wurde das Weichlot 4 nicht mit Druck beaufschlagt, so daß bei diesen Weichlotbereichen 16 die Haftfestigkeit mit der Trägerschicht 2 größer war als mit den entsprechenden Oberflächenbereichen neben der Montagefläche 10. Daher verbleibt beim Abheben des Verbindungsmittels 1 vom Bauelement 1 1 bzw. von seiner Oberfläche 14 das Weichlot in diesen Bereichen an der Trägerschicht 2. In dieser Art und Weise kann eine definierte lokale Aufbringung des Weichlotes 4 erzielt werden, wobei gleichzeitig das aufgebrachte Weichlot eine äußerst geringe Dicke (hier kleiner oder gleich 10 μιη) aufweist. Es kann also materialsparend nur der Montageflächenbereich 10 mit dem gewünschten Weichlot beaufschlagt werden, wie z.B. aus der Draufsicht des Bauelementes 1 1 mit der Weichlotbeschichtung 15 von Fig. 7 ersichtlich ist.

Nach der beschriebenen Beschichtung wird auf die Weichlotbeschichtung 15 das weitere Bauelement (z.B. eine Laserdiode) aufgesetzt und mit dem Bauelement verlötet.

Natürlich kann statt des Verlötens auch ein Kaltverschwei ßen durchgeführt werden. Ferner ist es möglich, beide Bauelemente lediglich einzuklemmen, ohne daß ein Verlöten oder Kaltverschwei ßen durchgeführt wird. Auch in diesem Fall konnte die gewünschte thermische und elektrische Verbindung der beiden Bauelemente mittels des Weichlotes erzielt werden.

Ferner kann auf der vom Bauelement 1 1 abgewandten Seite des weiteren Bauelementes (z.B. der Laserdiode) ein drittes Bauelement (z.B. eine zweite Wärmesenke) thermisch und elektrisch über eine Weichlotschicht kontaktiert werden, wobei die Weichlotschicht in der beschriebenen Art und Weise von der Trägerschicht auf die entsprechende Montagefläche übertragen werden kann.

Neben der in Figur 2 dargestellten bandartigen Ausbildung der Weichlotschicht 4 ist es natürlich auch möglich, die gewünschten Weichlotbereiche bereits bei der Bedampfung zu konfektionieren. Dazu müssen beispielsweise nur entsprechende Maskierungen auf der Unterseite 3 der Trägerschicht 2 vor der Bedampfung vorgesehen werden, die nach der Bedampfung entfernt werden. So können beispielsweise mehrere, voneinander beabstandete Weichlotschichtabschnitte 17 erzeugt werden, wie dies in Fig. 8 schematisch dargestellt ist. Natürlich sind beliebige Formen für die Weichlotabschnitte 1 7 möglich. Ferner mu ß die Trägerschicht 2 nicht bandförmig sein, wie dies bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist. Es können auch andere Flächenformen vorgesehen werden.