DE102017012351B4 - ELECTRICAL CONTACT ARRANGEMENT AND ELECTRICAL CONNECTOR ARRANGEMENT - Google Patents
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Abstract
Elektrische Kontaktanordnung zum Verbinden eines Kontaktträgers (102) mit einem Gegenkontaktträger (104), wobei die Kontaktanordnung aufweist:ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement (106), das mit mindestens einer an dem Kontaktträger (102) angeordneten Leiterbahn verbunden ist,ein elektrisch leitendes Gegenkontaktelement (108), das an einem Gegenkontaktträger (104) angeordnet ist, wobei das Kontaktelement (106) und das mindestens eine Gegenkontaktelement (108) übereinander ausgerichtet sind,eine Isolierlage (118, 154), die so zwischen dem Kontaktträger (102) und dem Gegenkontaktträger (104) angeordnet ist, dass das Kontaktelement (106) durch die Isolierlage (118, 154) hindurch ragt,wobei das mindestens eine Kontaktelement (106) entlang einer Richtung (114) des Verbindens mit dem Gegenkontaktelement (108) elastisch verformbar ist,wobei der Kontaktträger (102) aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial (126, 138) mit einer darin eingebetteten strukturierten Metalllage hergestellt ist und wobei das Kontaktelement (106) an beiden Oberflächen freigelegt ist, so dass es durch den Kontaktträger (102) hindurch über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (110) mit dem zugehörigen elektrisch leitenden Gegenkontaktelement (108) elektrisch leitend und mechanisch fixierend verbindbar ist.Electrical contact arrangement for connecting a contact carrier (102) to a mating contact carrier (104), the contact arrangement comprising: an electrically conductive contact element (106) which is connected to at least one conductor track arranged on the contact carrier (102), an electrically conductive mating contact element (108) which is arranged on a mating contact carrier (104), the contact element (106) and the at least one mating contact element (108) being aligned one above the other, an insulating layer (118, 154) which is arranged between the contact carrier (102) and the mating contact carrier (104) such that the contact element (106) protrudes through the insulating layer (118, 154), the at least one contact element (106) being elastically deformable along a direction (114) of connection to the mating contact element (108), the contact carrier (102) being made of an electrically insulating carrier material (126, 138) with a is manufactured from a structured metal layer embedded therein and wherein the contact element (106) is exposed on both surfaces so that it can be connected in an electrically conductive and mechanically fixed manner through the contact carrier (102) via an electrically conductive connecting element (110) to the associated electrically conductive mating contact element (108).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktanordnung und eine zugehörige elektrische Verbinderanordnung, insbesondere für den Einsatz bei implantierbaren Komponenten.The present invention relates to an electrical contact arrangement and an associated electrical connector arrangement, in particular for use in implantable components.
Elektrisch aktive Implantate mit einer großen Anzahl von elektrischen Kanälen können heutzutage mithilfe von mikrotechnischen Herstellungsverfahren, zum Beispiel Fotolithographie, Laserstrukturierung oder einer Kombination dieser beiden Verfahren hergestellt werden. Derartige Implantate müssen mit einer biegesteifen Komponente verbunden werden, die als ein vermittelndes Element zwischen dem miniaturisierte flexiblen Mikrosystem (beispielsweise einem Mikroelektrodenarray) und den Leitungen, die zu der Treiberelektronik führen, fungiert. Die biegesteife Komponente kann beispielsweise durch die Elektronik selbst mit einer oder ohne eine zusätzliche Gehäusung gebildet sein. Um die Baugröße des Gesamtsystems reduzieren zu können, sind die Kontaktelemente, welche die elektrische Verbindung zwischen dem flexiblen und dem biegesteifen Substrat herstellen, dicht gepackt. Oftmals liegen sie ungünstigerweise in Form eines quadratischen Arrays vor.Electrically active implants with a large number of electrical channels can now be manufactured using micro-technical manufacturing processes, for example photolithography, laser structuring or a combination of these two processes. Such implants must be connected to a rigid component that acts as an intermediary element between the miniaturized flexible microsystem (for example a microelectrode array) and the lines that lead to the driver electronics. The rigid component can, for example, be formed by the electronics itself with or without an additional housing. In order to be able to reduce the size of the overall system, the contact elements that establish the electrical connection between the flexible and the rigid substrate are densely packed. Unfortunately, they are often in the form of a square array.
Für die Verbindung zwischen einem flexiblen Kontaktträger und einem zugehörigen biegesteifen Gegenkontaktträger werden häufig sogenannte Microflex-Verbindungen eingesetzt, wie sie beispielsweise in der Veröffentlichung
Diese Kontaktelemente müssen voneinander nicht nur über einen ausreichenden Abstand elektrisch isoliert werden, sondern zusätzlich durch ein elektrisch nicht leitfähiges Polymer, das bei bekannten Anordnungen als Underfill-Material bezeichnet wird.These contact elements must not only be electrically insulated from each other over a sufficient distance, but also by an electrically non-conductive polymer, which in known arrangements is referred to as underfill material.
Üblicherweise werden Epoxidharze mit geringer Viskosität als Underfillisolatoren verwendet. Allerdings haben diese Epoxidharze nicht die ausreichende Langzeitstabilität, die für den jahrelangen Gebrauch in wässriger oder feuchter Umgebung, wie sie für eine aktive implantierbare Baugruppe auftritt, gefordert werden muss. Generell wählt man als Isolatormaterial für die Anwendung in implantierbaren Komponenten üblicherweise Silikonkautschuk (Polydimethylsiloxan, PDMS). PDMS hat allerdings eine noch höhere Viskosität als Epoxid, so dass das Problem auftritt, dass Luftblasen zwischen den Kontakten gefangen werden können, wenn man PDMS als Underfill verwendet.Typically, low-viscosity epoxy resins are used as underfill insulators. However, these epoxy resins do not have the long-term stability required for years of use in aqueous or humid environments, such as those encountered by an active implantable assembly. In general, silicone rubber (polydimethylsiloxane, PDMS) is usually chosen as the insulator material for use in implantable components. However, PDMS has an even higher viscosity than epoxy, so the problem arises that air bubbles can become trapped between the contacts when PDMS is used as an underfill.
Andererseits sind ausreichend wasserstabile und hydrothermal stabile Epoxidmaterialien nicht biokompatibel, so dass sie für implantierbare Komponenten nicht eingesetzt werden können. Auch adhäsive Isoliermaterialien, wie beispielsweise anisotrop leitfähige Kleber oder Epoxid-basierte Folienbänder, haben nicht die für Implantate geforderte hydrothermal stabile Klebewirkung, wenn sie in ständig feuchter Umgebung eingesetzt werden.On the other hand, sufficiently water-stable and hydrothermally stable epoxy materials are not biocompatible, so they cannot be used for implantable components. Adhesive insulating materials, such as anisotropic conductive adhesives or epoxy-based foil tapes, also do not have the hydrothermally stable adhesive effect required for implants if they are used in a constantly moist environment.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine elektrische Kontaktanordnung zum Verbinden eines Kontaktträgers und eines zugehörigen Gegenkontaktträgers anzugeben, die es erlaubt, auch dicht gepackte Kontaktarrays zuverlässig und mechanisch stabil elektrisch zu verbinden.The present invention has for its object to provide an electrical contact arrangement for connecting a contact carrier and an associated mating contact carrier, which allows even densely packed contact arrays to be electrically connected in a reliable and mechanically stable manner.
Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, eine zugehörige elektrische Verbinderanordnung anzugeben.Furthermore, it is the object of the invention to provide an associated electrical connector arrangement.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand mehrerer abhängiger Patentansprüche.These objects are achieved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments of the present invention are the subject matter of several dependent patent claims.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, dass mit Hilfe eines federelastischen Kontaktelementes ein Ausgleich sowohl des Abstandes zwischen dem Kontaktträger und dem Gegenkontaktträger in einer Richtung quer zu der durch den Kontaktträger definierten Fläche, wie auch der Position des Kontaktelements innerhalb dieser Fläche stattfinden kann. Somit reduzieren sich die auf das Kontaktelement und die Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement einwirkenden mechanischen Kräfte. Die Langzeitstabilität der Verbindung wird damit erhöht und die Wahrscheinlichkeit für Ausfälle reduziert.The present invention is based on the idea that with the help of a spring-elastic contact element, both the distance between the contact carrier and the counter-contact carrier in a direction transverse to the surface defined by the contact carrier and the position of the contact element within this surface can be compensated. This reduces the mechanical forces acting on the contact element and the connection between the contact element and the counter-contact element. The long-term stability of the connection is thus increased and the probability of failures reduced.
Beispielsweise weist ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Kontaktträger und einem zugehörigen Gegenkontaktträger die folgenden Schritte auf:
- Herstellen des Kontaktträgers mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement und mindestens einer Leiterbahn, die mit dem Kontaktelement verbunden ist,
- Bereitstellen des Gegenkontaktträgers, der mindestens ein elektrisch leitendes Gegenkontaktelement aufweist und Positionieren des Kontaktträgers, so dass das mindestens eine Kontaktelement und das mindestens eine Gegenkontaktelement übereinander ausgerichtet sind,
- Anbringen einer Isolierlage an dem Kontaktträger, so dass das Kontaktelement durch die Isolierlage hindurch ragt,
- Verbinden des mindestens einen Kontaktelements und des mindestens einen Gegenkontaktelements durch Einbringen eines elektrisch leitenden Verbindungsmaterials durch den Kontaktträger hindurch,
- wobei das mindestens eine Kontaktelement in einer Richtung entlang einer Richtung des Verbindens mit dem Gegenkontaktelement elastisch verformbar ist.
- Producing the contact carrier with at least one electrically conductive contact element and at least one conductor track connected to the contact element,
- Providing the counter-contact carrier, which has at least one electrically conductive counter-contact element, and positioning the contact carrier so that the at least one contact element and the at least one counter-contact element are aligned one above the other,
- Attaching an insulating layer to the contact carrier so that the contact element protrudes through the insulating layer,
- Connecting the at least one contact element and the at least one counter-contact element by introducing an electrically conductive connecting material through the contact carrier,
- wherein the at least one contact element is elastically deformable in a direction along a direction of connection with the mating contact element.
Weiterhin umfasst das Verfahren den Schritt des Herstellens der Isolierlage als separates Teil aus einem Silikonmaterial, wobei die Isolierlage mindestens eine durchgehende Ausnehmung zum Hindurchführen des mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktelements aufweist und vor dem Schritt des Verbindens des mindestens einen Kontaktelements und des mindestens einen Gegenkontaktelements angebracht wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung lässt sich eine solche vorgefertigte Isolierlage auch in Verbindung mit nicht federenden herkömmlichen Kontaktelementen vorteilhaft einsetzen, da die Elastizität der Isolierlage häufig ausreicht, um die auftretenden Kräfte zu kompensieren.The method further comprises the step of producing the insulating layer as a separate part from a silicone material, wherein the insulating layer has at least one continuous recess for passing through the at least one electrically conductive contact element and is applied before the step of connecting the at least one contact element and the at least one counter-contact element. According to a further aspect of the present invention, such a prefabricated insulating layer can also be used advantageously in conjunction with non-resilient conventional contact elements, since the elasticity of the insulating layer is often sufficient to compensate for the forces that occur.
Die Verwendung einer solchen vorgefertigten Isolierlage, vorzugsweise aus einem Silikonmaterial, als Underfillmaterial hat eine Vielzahl von Vorteilen, die auch unabhängig von dem Vorsehen eines federelastischen Kontaktelements genutzt werden können.The use of such a prefabricated insulating layer, preferably made of a silicone material, as underfill material has a number of advantages that can also be used independently of the provision of a spring-elastic contact element.
Zum einen kann eine langzeitstabile Verbindung von dem Underfill zu sowohl dem Kontaktträger wie auch dem Gegenkontaktträger erzeugt werden und das Ausbilden von Hohlräume oder Blasen kann verhindert werden. Weiterhin kann vermieden werden, dass Verunreinigungen eingebaut werden, und dass sich die adhäsive Verbindung der einzelnen Komponenten löst. Dadurch, dass die vorgefertigte Isolierlage bereits eingebracht wird, bevor die elektrische Verbindung, zum Beispiel durch Ballbonden oder Löten, hergestellt wird, können alle beteiligten Materialien gründlich gereinigt und desinfiziert werden, bevor sie miteinander verbunden werden.On the one hand, a long-term stable connection can be created from the underfill to both the contact carrier and the counter-contact carrier, and the formation of cavities or bubbles can be prevented. Furthermore, it can prevent contamination from being incorporated and the adhesive connection of the individual components from coming loose. Because the prefabricated insulating layer is already inserted before the electrical connection is made, for example by ball bonding or soldering, all materials involved can be thoroughly cleaned and disinfected before they are connected to one another.
Beispielsweise umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt einer Haftvermittlung mittels Sauerstoffplasmabehandlung mindestens einer der Oberflächen der Isolierlage und/oder mittels Aufbringens von unausgehärtetem flüssigem Silikon auf mindestens eine der Oberflächen der Isolierlage.For example, the method further comprises the step of promoting adhesion by means of oxygen plasma treatment of at least one of the surfaces of the insulating layer and/or by applying uncured liquid silicone to at least one of the surfaces of the insulating layer.
Damit wird eine feste und hermetisch dichte Verbindung zwischen der Isolierlage und dem Kontaktträger einerseits und der Isolierlage und dem Gegenkontaktträger andererseits sichergestellt.This ensures a firm and hermetically sealed connection between the insulating layer and the contact carrier on the one hand and the insulating layer and the mating contact carrier on the other.
In vorteilhafter Weise erfolgt die Herstellung der hermetischen Verbindung zu der Isolierlage, bevor die elektrische Kontaktierung durchgeführt wird, so dass für jeden Kontaktbereich eines Kontaktelements zu einem Gegenkontaktelement jeweils ein gegenüber benachbarten Kontaktbereichen abgeschlossener Raum gebildet wird. Verunreinigungen, die durch den elektrischen Verbindungsprozess zustande kommen, können die mechanische Kopplung zwischen dem Underfill und den angrenzenden Flächen nicht beeinträchtigen.Advantageously, the hermetic connection to the insulating layer is made before the electrical contact is made, so that for each contact area of a contact element to a mating contact element, a space is formed that is closed off from neighboring contact areas. Contaminants that arise as a result of the electrical connection process cannot impair the mechanical coupling between the underfill and the adjacent surfaces.
Die Isolierlage wird beispielsweise mittels Stereolithographie, Formpressen oder Laserschneiden hergestellt. Das Laserschneiden ist insbesondere für Silikonmaterialien besonders vorteilhaft.The insulating layer is produced using, for example, stereolithography, compression molding or laser cutting. Laser cutting is particularly advantageous for silicone materials.
Alternativ zu der Verwendung einer vorgefertigten Folie als Isolierlage können die erfindungsgemäßen federnden Kontaktelemente aber auch mit flüssigen Vorläufern eines Underfills kombiniert werden, die eingebracht und anschließend ausgehärtet werden. Das Verfahren umfasst in diesem Fall den Schritt des Einbringens der Isolierlage nach dem Schritt des Verbindens des mindestens einen Kontaktelements und des mindestens einen Gegenkontaktelements als noch nicht verfestigtes Vorläufermaterial zwischen dem Kontaktträger und dem zugehörigen Gegenkontaktträger und des anschließenden Verfestigens, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung oder UV-Strahlung.As an alternative to using a prefabricated film as an insulating layer, the resilient contact elements according to the invention can also be combined with liquid precursors of an underfill, which are introduced and then cured. In this case, the method comprises the step of introducing the insulating layer after the step of connecting the at least one contact element and the at least one counter-contact element as a not yet solidified precursor material between the contact carrier and the associated counter-contact carrier and the subsequent solidification, for example by exposure to heat or UV radiation.
Die elastische Verformbarkeit der Kontaktelemente kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, indem das mindestens eine Kontaktelement als Spiralfeder oder als mindestens ein freigeschnittener Federarm ausgebildet wird. Beispielsweise können geeignete Strukturen durch Ätzen einer Metallisierungslage des Kontaktträgers erzeugt werden.The elastic deformability of the contact elements can be achieved in an advantageous manner by designing the at least one contact element as a spiral spring or as at least one cut-free spring arm. For example, suitable structures can be produced by etching a metallization layer of the contact carrier.
Gemäß einer vorteilheften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Kontaktträger aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial mit darin einer darin eingebetteten strukturierten Metalllage hergestellt, wobei das mindestens eine Kontaktelement an mindestens einer Oberfläche freigelegt wird.According to an advantageous embodiment of the present invention, the contact carrier is made of an electrically insulating carrier material with a structured metal layer embedded therein, wherein the at least one contact element is exposed on at least one surface.
In vorteilhafter Weise erfolgt die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement durch den Kontaktträger hindurch mit Hilfe einer Ballbonding- oder Lötverbindung. Hierfür wird das Kontaktelement an beiden Oberflächen freigelegt, so dass das elektrische Verbindungsmaterial das Kontaktelement beidseitig kontaktieren kann.Advantageously, the electrical contact between the contact element and the counter-contact element is made through the contact carrier using a ball bonding or soldering connection. For this purpose, the contact element is exposed on both surfaces so that the electrical connection material can contact the contact element on both sides.
Besonders eignet sich für die erfindungsgemäße Anordnung das oben erwähnte MicroflexVerfahren. Bei diesem Verfahren wird ein flexibler Kontaktträger mit metallisierten Durchkontaktierungen („Vias“) versehen und so über den Gegenkontaktpads eines Gegenkontaktträgers positioniert, dass die Gegenkontaktpads durch die Vias hindurch zugänglich sind. Dann wird mittels eines Bondgeräts, beispielsweise eines konventionellen Thermosonicdrahtbonders (Ultraschall mit Temperaturunterstützung), jeweils eine Bondkugel aus Gold durch die Vias hindurch auf das darunterliegende Gegenkontaktpad gebondet und abgerissen. Der dünnere flexible Kontaktträger wird somit gleichsam auf dem biegesteifen Gegenkontaktträger aufgenietet und gleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen den Vias und den darunterliegenden Gegenkontaktpads hergestellt.The above-mentioned Microflex process is particularly suitable for the arrangement according to the invention. In this process, a flexible contact carrier is provided with metallized vias and positioned over the mating contact pads of a mating contact carrier in such a way that the mating contact pads are accessible through the vias. Then, using a bonding device, for example a conventional thermosonic wire bonder (ultrasound with temperature support), a gold bonding ball is bonded through the vias to the mating contact pad underneath and torn off. The thinner flexible contact carrier is thus riveted onto the rigid mating contact carrier and at the same time the electrical connection between the vias and the mating contact pads underneath is established.
Alternativ können anstelle von Bondkugeln aus Gold auch Tropfen von geeignetem Lot durch die Vias hindurch auf das darunterliegende Gegenkontaktpad eingebracht werden.Alternatively, instead of gold bonding balls, drops of suitable solder can be introduced through the vias onto the underlying mating contact pad.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kontaktanordnung zum Verbinden eines Kontaktträgers mit einem Gegenkontaktträger, die mit dem oben erläuterten Verfahren hergestellt ist.The present invention relates to an electrical contact arrangement for connecting a contact carrier to a mating contact carrier, which is manufactured using the method explained above.
Insbesondere weist die elektrische Kontaktanordnung ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement auf, das mit mindestens einer an dem Kontaktträger angeordneten Leiterbahn verbunden ist. Ein elektrisch leitendes Gegenkontaktelement ist an einem Gegenkontaktträger angeordnet, wobei das Kontaktelement und das mindestens eine Gegenkontaktelement übereinander ausgerichtet sind. Eine Isolierlage ist so an dem Kontaktträger angeordnet, dass das Kontaktelement durch die Isolierlage hindurch ragt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das mindestens eine Kontaktelement in einer Richtung entlang einer Richtung des Verbindens mit dem Gegenkontaktelement elastisch verformbar.In particular, the electrical contact arrangement has an electrically conductive contact element that is connected to at least one conductor track arranged on the contact carrier. An electrically conductive counter-contact element is arranged on a counter-contact carrier, wherein the contact element and the at least one counter-contact element are aligned one above the other. An insulating layer is arranged on the contact carrier such that the contact element protrudes through the insulating layer. According to the present invention, the at least one contact element is elastically deformable in a direction along a direction of connection to the counter-contact element.
Wie oben ausgeführt, kann auf diese Weise eine besonders sichere und langzeitstabile Verbindung auch unter dauerhaft feuchten Umgebungsbedingungen sichergestellt werden.As explained above, this can ensure a particularly secure and long-term stable connection even under permanently humid environmental conditions.
Damit ein Underfill, das zur elektrischen Isolierung zwischen den einzelnen Kontaktbereichen untereinander benötigt wird, bereits vor dem Erzeugen der elektrischen Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement angebracht werden kann, ist das Underfill gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine vorgefertigte „trockene“ Silikonmatte gebildet, die mindestens eine durchgehende Ausnehmung zum Hindurchführen des mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktelements aufweist.So that an underfill, which is required for electrical insulation between the individual contact areas, can be applied before the electrical connection between the contact element and the counter-contact element is created, the underfill is formed according to an advantageous embodiment of the present invention by a prefabricated "dry" silicone mat which has at least one continuous recess for passing through the at least one electrically conductive contact element.
Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Isolierlage durch eine zwischen den Kontaktträger und den Gegenkontaktträger eingegossene Silikonschicht gebildet ist. Diese Variante hat den Vorteil, dass der Herstellungsprozess um einen Justierschritt verkürzt ist und darüber hinaus eine geringere Dicke des Underfills erreicht werden kann.Alternatively, the insulating layer can also be formed by a silicone layer cast between the contact carrier and the counter-contact carrier. This variant has the advantage that the manufacturing process is shortened by one adjustment step and, in addition, a smaller underfill thickness can be achieved.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn der Kontaktträger durch eine flexible Folie gebildet ist und die Gegenkontakte durch Kontaktflecken auf einem biegesteifen Gegenkontaktträger gebildet sind. Dies ist beispielsweise in dem Anwendungsbereich implantierbarer elektronischer Komponenten eine häufig eingesetzte Kontaktanordnung.The advantages of the arrangement according to the invention are particularly evident when the contact carrier is formed by a flexible film and the counter contacts are formed by contact pads on a rigid counter contact carrier. This is a frequently used contact arrangement, for example, in the field of implantable electronic components.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine elektrische Verbinderanordnung, die einen Kontaktträger und einen Gegenkontaktträger mit mindestens einer Kontaktanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung ist der Kontaktträger durch einen flexiblen Leiterbahnträger mit darin eingebetteten elektrisch leitfähigen Strukturen gebildet und der zugehörige Gegenkontaktträger ist durch eine monolithische integrierte Schaltung, einen keramischen Schaltungsträger oder einen Flip-Chip-Interposer gebildet.Furthermore, the present invention also relates to an electrical connector arrangement which has a contact carrier and a mating contact carrier with at least one contact arrangement according to the present invention. According to an advantageous embodiment, the contact carrier is formed by a flexible conductor track carrier with electrically conductive structures embedded therein and the associated mating contact carrier is formed by a monolithic integrated circuit, a ceramic circuit carrier or a flip-chip interposer.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese anhand der in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und gleichen Bauteilbezeichnungen versehen. Weiterhin können auch einige Merkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Es zeigen:
-
1a ,1b und1c zeigen unterschiedliche perspektivische Ansichten bzw. Schnittbilder einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbinderanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; -
2 illustriert die Herstellung einer Isolierlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; -
3a ,3b und3c zeigen in perspektivischer Darstellung aufeinander folgende Schritte bei der Herstellung einer Verbinderanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; -
4a bis 4e zeigen eine Draufsicht auf einen Kontaktträger bzw. auf jeweils ein Kontaktelement gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; -
5a ,5b ,5c illustrieren eine erste Variante zur Herstellung eines Kontaktträgers gemäß der vorliegenden Erfindung; -
6a ,6b ,6c illustrieren eine weitere Variante zur Herstellung eines Kontaktträgers gemäß der vorliegenden Erfindung; -
7a ,7b ,7c illustrieren eine weitere Variante zur Herstellung eines Kontaktträgers gemäß der vorliegenden Erfindung; -
8a ,8b ,8c illustrieren eine weitere Variante zur Herstellung eines Kontaktträgers gemäß der vorliegenden Erfindung; -
9a und9b stellen als Schnittdarstellung zwei vorteilhafte Ausführungsformen einer Verbinderanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber.
-
1a ,1b and1c show different perspective views or sectional views of an electrical connector arrangement according to the invention according to a first embodiment; -
2 illustrates the production of an insulating layer according to a first embodiment; -
3a ,3b and3c show, in perspective, successive steps in the manufacture of a connector assembly according to the present invention; -
4a to 4e show a plan view of a contact carrier or a contact element according to different embodiments of the present invention; -
5a ,5b ,5c illustrate a first variant for producing a contact carrier according to the present invention; -
6a ,6b ,6c illustrate a further variant for producing a contact carrier according to the present invention; -
7a ,7b ,7c illustrate a further variant for producing a contact carrier according to the present invention; -
8a ,8b ,8c illustrate a further variant for producing a contact carrier according to the present invention; -
9a and9b compare two advantageous embodiments of a connector arrangement according to the present invention in sectional representation.
Mit Bezug auf die
Wie in den
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Gegenkontaktträger 104 aus einem biegesteifen Material hergestellt. Der Gegenkontaktträger 104 kann beispielsweise durch eine monolithisch integrierte Schaltung, einen keramischen Schaltungsträger oder einen Flip-Chip-Interposer gebildet sein.According to the present invention, the
Wie dies bekannt ist, werden große Chips, die eine hohe Anzahl von Anschlüssen aufweisen, über derartige Interposer mit einer Leiterplatte verbunden. Der Interposer dient dazu, das enge Anschlussraster des Chips an die größeren Anschlüsse einer Leiterplatte anzupassen. Auf der dem Chip zugewandten Seite trägt ein solcher Interposer z. B. kleine Lotkugeln (sogenannte Bumps), auf die der Chip mit seinen Anschlüssen verlötet wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Interposer mit dem Kontaktträger 102 verbunden. As is known, large chips that have a large number of connections are connected to a circuit board via such interposers. The interposer serves to adapt the narrow connection grid of the chip to the larger connections of a circuit board. On the side facing the chip, such an interposer carries, for example, small solder balls (so-called bumps) to which the chip is soldered with its connections. According to the present invention, the interposer is connected to the
Unabhängig von der sonstigen Ausgestaltung und Funktion ist der Gegenkontaktträger 104 mit Gegenkontaktelementen 108 versehen. Die Gegenkontaktelemente 108 sind z. B. durch Kontaktpads gebildet, die in ihrer Anordnung dem Layout der Kontaktelemente 106 des Kontaktträgers 102 entsprechen. Somit ist der Kontaktträger 102 mit Bezug auf den Gegenkontaktträger 104 so positioniert, dass die Kontaktelemente 106 jeweils unmittelbar über den Gegenkontaktelementen 108 angeordnet sind.Irrespective of the other design and function, the
Bei der erfindungsgemäß verwendeten Microflex Interconnection (MFI)-Technik werden die Kontaktelemente 106 durch den Kontaktträger 102 hindurch über elektrisch leitfähige Verbindungselemente 110 elektrisch leitend und mechanisch fixierend miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 110 können dabei durch Goldkugeln (sogenannte „Bumps“) oder Lotkugeln gebildet sein. Andere Metalle oder elektrisch leitfähige Kunststoffe können selbstverständlich ebenfalls eingesetzt werden.In the Microflex Interconnection (MFI) technology used according to the invention, the
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Kontaktelemente 106 jeweils einen federelastischen Bereich 112 auf. Durch das Einbringen des Verbindungselements 110 mithilfe der Bonderspitze 116 in Richtung des Pfeils 114 wird der federelastische Bereich 112 des Kontaktelements 106 in Richtung auf den Gegenkontaktträger 104 ausgelenkt. In dem vorliegenden Beispiel ist der federelastische Bereich 112 durch eine Spirale gebildet. Dadurch, dass sich der Bump 110 nach oben verjüngt, ist die Spirale im unteren Bereich fest mit dem Goldbump 110 und somit auch dem Gegenkontaktelement 108 verbunden. In dem mit dem Kontaktträger 102 verbundenen Bereich ist die Spirale dagegen noch beweglich, so dass der Kontaktträger 102 mit Bezug auf den Gegenkontaktträger 104 flexibel gelagert ist. Auf diese Weise wird ein Ausgleich von mechanischen Kräften, die auf die Kontaktanordnung wirken, ermöglicht.According to an advantageous embodiment of the present invention, the
Die Verbinderanordnung 100 weist erfindungsgemäß weiterhin eine beispielsweise aus Silikon gefertigte Isoliermatte auf, die als elektrisch isolierendes Underfill 118 zwischen dem Kontaktträger 102 und dem Gegenkontaktträger 104 angeordnet wird, bevor die Verbindungselemente 110 angebracht werden.According to the invention, the
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die federnd auslenkbarem Kontaktelemente des Kontaktträgers direkt elektrisch mit der Metallisierung auf dem biegesteifen Gegenkontaktträger verbunden werden, indem beispielsweise eine Gold-Vernietung z. B. gemäß dem Microflex-Prinzip, eine Lotkugel oder eine leitfähige Paste als Verbindungselement 110 verwendet wird. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Microflexverfahren als Beispiel gezeigt. Die Spitze des Bonders 116 drückt mit dem geschmolzenen Gold auf den nachgiebigen Teil des flexiblen Kontaktelements in Richtung auf das entsprechende Kontaktpad 108 auf dem biegesteifen Gegenkontaktträger 104, wobei die zulässigen mechanischen Belastungsgrenzen eingehalten werden. Auf diese Weise werden das Kontaktelement 104 und das Gegenkontaktelement 108 mechanisch wie auch elektrisch miteinander über Thermokompression verbunden, nachdem sich das geschmolzene Gold als Verbindungselement 110 verfestigt hat.According to the present invention, the spring-deflected contact elements of the contact carrier can be directly electrically connected to the metallization on the rigid counter-contact carrier, for example by using a gold rivet, e.g. according to the Microflex principle, a solder ball or a conductive paste as the connecting
Wie aus der Seitenansicht und dem Schnittbild der
Die Auslenkung des nachgiebigen Kontaktelements 106 kann begrenzt werden, indem die Gegenkontaktelemente 108 auf dem biegesteifen Gegenkontaktträger 104 mit zusätzlichen Lot- oder Goldbumps versehen werden, bevor der flexible Kontaktträger mit seinem Kontaktarray justiert wird (nicht in den Figuren gezeigt). Ein weiterer Bump kann auf jeden Pad vorgesehen werden, um die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem gegen Kontaktelement zusätzlich zur mechanischen Verbindung sicherzustellen. Durch die Verwendung von nietenähnlichen Designs der Verbindungselemente ist ein solcher zweiter Bondschritt jedoch entbehrlich.The deflection of the
Der nachgiebige Charakter der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung entkoppelt nicht nur benachbarte Kontaktanordnungen mechanisch, sondern minimiert auch die mechanische Gesamtbelastung, die in dem flexiblen Array während und nach dem Bonden auftritt. Eine abschließende Umhüllung der Verbinderanordnung 100 beispielsweise mit einem Silikonmaterial kann die Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit der Verbinderanordnung 100 noch weiter verbessern.The compliant nature of the contact arrangement according to the invention not only mechanically decouples adjacent contact arrangements, but also minimizes the overall mechanical stress that occurs in the flexible array during and after bonding. A final encapsulation of the
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zwischen dem Kontaktträger 102 und dem Gegenkontaktträger 104 ein vorgefertigtes, vorzugsweise aus Silikon hergestelltes, Underfill 118 eingefügt. Ein solches Underfill, das auch als Isolierlage bezeichnet werden kann und nachfolgend im Detail erläutert wird, kann auch unabhängig von der federnden Ausgestaltung der Kontaktelemente vorgesehen werden. Eine maximale mechanische Entkopplung und damit Langzeitstabilität der Verbinderanordnung erreicht man durch Kombination dieser beiden Aspekte.According to a further aspect of the present invention, a
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Underfill 118 als eine separate Folie (oder Matte) vorgefertigt und zwischen dem Kontaktträger 102 und dem Gegenkontaktträger 104 angeordnet, bevor die Verbindungselemente 110 angebracht werden. Wie aus den
Dadurch, dass eine solche, gleichsam „trockene“ Isolierstofffolie anstelle der sonst üblichen flüssigen Underfills verwendet wird, kann eine langzeitstabile, blasen- und hohlraumfreie Isolierlage hergestellt werden, die darüber hinaus den Einbau von Verunreinigungen minimiert, indem sie als schützende Zwischenschicht bereits vor dem Anbringen der Verbindungselemente 110 montiert wird.By using such a "dry" insulating film instead of the otherwise usual liquid underfills, a long-term stable, bubble- and cavity-free insulating layer can be produced, which also minimizes the incorporation of contaminants by being installed as a protective intermediate layer before the connecting
Weitere Details des Underfills 118 und seiner Herstellung werden nachfolgend mit Bezug auf die
Die PDMS-Folie kann beispielsweise durch Aufschleudern einer entsprechenden flüssigen Vorstufe auf ein ebenes Substrat hergestellt werden, wobei zur Verfestigung abgewartet wird, bis die Lösemittel verdampft sind. Die Qualität der PDMS-Folie kann noch weiter verbessert werden, wenn die flüssige Silikonvorstufe vor dem Aufschleudern oder unmittelbar danach einer Behandlung in einer Vakuumzentrifuge unterzogen wird.The PDMS film can be produced, for example, by spinning a corresponding liquid precursor onto a flat substrate, waiting until the solvents have evaporated for solidification. The quality of the PDMS film can be further improved if the liquid silicone precursor is subjected to treatment in a vacuum centrifuge before spinning or immediately after.
Alternativ können die Ausnehmungen 120 aber auch unmittelbar beim Herstellen in einer Negativform mithilfe entsprechender Vorsprünge oder Stempelstrukturen ausgebildet werden (in den Figuren sind die Gießformen nicht gezeigt).Alternatively, the recesses 120 can also be formed directly during manufacture in a negative mold using corresponding projections or stamp structures (the casting molds are not shown in the figures).
Für einen Fachmann ist jedoch klar, dass auch andere elektrisch isolierende Materialien als vorgefertigtes Underfill 118 eingesetzt werden können, insbesondere andere Kunststoffe, sofern sie die benötigte Stabilität für den Einsatz in wässrigen Medien aufweisen.However, it is clear to a person skilled in the art that other electrically insulating materials can also be used as
Die
Beispielsweise kann der Kontaktträger 102 Teil eines implantierbaren Elektrodenarrays sein. Die elektrisch leitfähigen Strukturen sind von einer Isolierschicht 126 bedeckt, die im Bereich der Kontaktelemente 102 geöffnet ist. Wie dies noch später im Detail erläutert wird, werden die leitfähigen Strukturen des Kontaktträgers als Metallisierungsschicht mit Elektroden, Verbindungspads und Leiterbahnen eingebettet in einem Polymer, zum Beispiel Polyimid, hergestellt. Haftvermittlerschichten, beispielsweise Siliziumcarbid und sogenanntes diamondlike carbon (DLC) im Falle von Polyimid, sorgen für die Verbindung zwischen dem Metall und der Kunststoffschicht. Weiterhin kann die äußere Oberfläche des Kontaktträgers 102 mit einem Haftvermittler versehen sein, die ihr die Adhäsion zwischen dem Kontaktträger 102 und dem PDMS-Underfill 118 verbessert. Geeignete Verbindungen sind hier beispielsweise eine Kombination aus Siliziumcarbid und Siliziumdioxid.For example, the
Der Gegenkontaktträger 104 ist durch eine biegesteife Komponente, wie beispielsweise einen elektronischen Baustein, einen Interposer oder ein Keramiksubstrat, gebildet. Mindestens eine der Oberflächen des Gegenkontaktträgers 104 ist mit Gegenkontaktelementen 108 versehen, die wenigstens teilweise mit den Kontaktelementen 106 korrespondieren, mit denen sie verbunden werden sollen. Dies können beispielsweise metallische Kontaktflecken (auch als Kontaktpads bezeichnet) sein. Das Underfill 118 wird separat hergestellt, wie mit Bezug auf
Wesentlich für die Langzeitstabilität der fertigen Verbinderanordnung 100 und damit für die Verwendbarkeit als Implantat ist die stabile und dauerhafte Adhäsion des Underfills 118 zu dem flexiblen Kontaktträger 102 einerseits und dem biegesteifen Gegenkontaktträger 104 andererseits. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass, wie oben erwähnt, eine SiC-SiO2-Haftvermittlerschicht auf der Isolierschicht 126 des Kontaktträgers 102 ausgebildet wird. Eine weitere Haftvermittlerschicht kann auf der mit den Gegenkontaktelementen 108 versehenen Oberfläche des biegesteifen Gegenkontaktträger 104 vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine entsprechende Glasurschicht auf die Oberfläche des Gegenkontaktträgers 104 aufgedruckt werden.The stable and permanent adhesion of the
Wie durch die Abfolge der
Die in den
Die in
Die
Wie in
Wie in
Weiterhin können auch einseitig freigeschnittene Federarme als federelastische Bereiche 112 vorgesehen sein, wie dies in
Ein weiteres Beispiel für den federelastischen Bereich 112 ist in
Alle diese Ausgestaltungen können für die in den
Mit Bezug auf die
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform wird, wie in
Wie schematisch in
Für die Fertigung des Kontaktträgers 102 wird im nächsten Schritt, den
Die flexiblen Bereiche der Kontaktelemente 106 werden während des Metallisierungsschritts vorzugsweise in einem fotolithografischen Verfahren erzeugt.The flexible regions of the
Die
Nunmehr wird der flexible Schaltungsträger 134 Schicht für Schicht aufgebracht und mit einer weiteren Haftvermittlerdoppelschicht 146 versehen.The flexible circuit carrier 134 is now applied layer by layer and provided with a further double layer of adhesion promoter 146.
Die erfindungsgemäßen Kontaktelemente 106 werden gemäß den
Alternativ können aber auch Kontaktelemente 106 mit einem vorgefertigtem Abstand zur planen Ebene des Gegenkontaktträgers 104 hergestellt werden. Eine erste Möglichkeit, eine flexible Kontaktanordnung mit vorgegebener Höhe herzustellen, ist in
Zum Erzeugen von Vorsprüngen 150, die im späteren montierten Zustand mit dem Gegenkontaktträger 104 in Anlage kommen, wird gemäß
Wie in
Erfindungsgemäß tauchen die Vorsprünge 150 in die Ausnehmungen 120 im Underfill 118 ein und können mechanische Belastungen beim Herstellen der elektrischen Verbindung wie auch im späteren Betrieb nochmals reduzieren. Darüber hinaus kann der Kontaktträger in der Ausgestaltung der
Die
Die Verbindungselemente 110 entsprechen den bisher erläuterten Ausführungsformen der elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktelementen 106 den Gegenkontaktelementen 108.The connecting
Die vorliegende Offenbarung stellt somit ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Kontaktträger 102 und einem zugehörigen Gegenkontaktträger 104 bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Herstellen des Kontaktträgers 102 mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement 106 und mindestens einer Leiterbahn, die mit dem Kontaktelement verbunden ist,Bereitstellen des Gegenkontaktträgers 104, der mindestens ein elektrisch leitendes Gegenkontaktelement 108 aufweist und Positionieren desKontaktträgers 102, so dass dasmindestens eine Kontaktelement 106 und dasmindestens eine Gegenkontaktelement 108 übereinander ausgerichtet sind,Anbringen einer Isolierlage 118, 154 zwischendem Kontaktträger 102und dem Gegenkontaktträger 104, so dassdas Kontaktelement 106 durch dieIsolierlage 118, 154 hindurch ragt,- Verbinden des
mindestens einen Kontaktelements 106 und desmindestens einen Gegenkontaktelements 108 durch Einbringen eines elektrisch leitenden Verbindungsmaterials 110durch den Kontaktträger 102 hindurch, - wobei das
mindestens eine Kontaktelement 106 entlang einerRichtung 114 des Verbindensmit dem Gegenkontaktelement 104 elastisch verformbar ist.
- Producing the
contact carrier 102 with at least one electricallyconductive contact element 106 and at least one conductor track connected to the contact element, - Providing the
counter-contact carrier 104, which has at least one electrically conductivecounter-contact element 108 and positioning thecontact carrier 102 so that the at least onecontact element 106 and the at least onecounter-contact element 108 are aligned one above the other, - Attaching an insulating
layer 118, 154 between thecontact carrier 102 and thecounter-contact carrier 104, so that thecontact element 106 protrudes through the insulatinglayer 118, 154, - Connecting the at least one
contact element 106 and the at least onecounter-contact element 108 by introducing an electrically conductive connectingmaterial 110 through thecontact carrier 102, - wherein the at least one
contact element 106 is elastically deformable along adirection 114 of connection to themating contact element 104.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt des Herstellens der Isolierlage 118 als separates Teil aus einem Silikonmaterial, wobei die Isolierlage 118 mindestens eine durchgehende Ausnehmung 120 zum Hindurchführen des mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktelements 106 aufweist und vor dem Schritt des Verbindens des mindestens einen Kontaktelements 106 und des mindestens einen Gegenkontaktelements 108 angebracht wird.According to a further aspect, the method further comprises the step of producing the insulating
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Kontaktträger 102 und einem zugehörigen Gegenkontaktträger 104 angegeben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Herstellen des Kontaktträgers 102 mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement 106 und mindestens einer Leiterbahn, diemit dem Kontaktelement 106 verbunden ist,Bereitstellen des Gegenkontaktträgers 104, der mindestens ein elektrisch leitendes Gegenkontaktelement 108 aufweist und Positionieren desKontaktträgers 102, so dass dasmindestens eine Kontaktelement 106 und dasmindestens eine Gegenkontaktelement 108 übereinander ausgerichtet sind,Herstellen der Isolierlage 118 als separates Teil vorzugsweise aus einem Silikonmaterial,wobei die Isolierlage 118 mindestens eine durchgehende Ausnehmung 120 zum Hindurchführen des mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktelements 106 aufweist,Anbringen der Isolierlage 118zwischen dem Kontaktträger 102und dem Gegenkontaktträger 104, so dass das Kontaktelementdurch die Isolierlage 118 hindurch ragt, anschließendes Verbinden desmindestens einen Kontaktelements 106 und desmindestens einen Gegenkontaktelements 108 durch Einbringen eines elektrisch leitenden Verbindungsmaterials 110 durch den Kontaktträger hindurch.
- Producing the
contact carrier 102 with at least one electricallyconductive contact element 106 and at least one conductor track connected to thecontact element 106, - Providing the
counter-contact carrier 104, which has at least one electrically conductivecounter-contact element 108 and positioning thecontact carrier 102 so that the at least onecontact element 106 and the at least onecounter-contact element 108 are aligned one above the other, - Producing the insulating
layer 118 as a separate part, preferably from a silicone material, wherein the insulatinglayer 118 has at least one continuous recess 120 for passing through the at least one electricallyconductive contact element 106, - Attaching the insulating
layer 118 between thecontact carrier 102 and themating contact carrier 104 so that the contact element protrudes through the insulatinglayer 118, then connecting the at least onecontact element 106 and the at least onemating contact element 108 by introducing an electrically conductive connectingmaterial 110 through the contact carrier.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist das mindestens eine Kontaktelement 106 in entlang einer Richtung des Verbindens mit dem Gegenkontaktelement 108 elastisch verformbar.According to a further aspect, the at least one
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt einer Haftvermittlung mittels Sauerstoffplasmabehandlung mindestens einer der Oberflächen der Isolierlage 118 und/oder mittels Aufbringens von unausgehärtetem flüssigem Silikon auf mindestens eine der Oberflächen der Isolierlage 118.According to a further aspect, the method further comprises the step of promoting adhesion by means of oxygen plasma treatment of at least one of the surfaces of the insulating
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Isolierlage 118 mittels Stereolithographie, Formpressen oder Laserschneiden hergestellt.In another aspect, the insulating
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Isolierlage 154 nach dem Schritt des Verbindens des mindestens einen Kontaktelements 106 und des mindestens einen Gegenkontaktelements 108 als noch nicht verfestigtes Vorläufermaterial zwischen dem Kontaktträger und dem zugehörigen Gegenkontaktträger eingebracht und anschließend verfestigt.According to a further aspect, after the step of connecting the at least one
Gemäß einem weiteren Aspekt wird das mindestens eine Kontaktelement 106 als Spiralfeder oder als mindestens ein freigeschnittener Federarm ausgebildet.According to a further aspect, the at least one
Gemäß einem weiteren Aspekt wird der Kontaktträger aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial 126, 138 mit darin einer darin eingebetteten strukturierten Metalllage hergestellt, und wobei das mindestens eine Kontaktelement 106 an mindestens einer Oberfläche freigelegt wird.According to a further aspect, the contact carrier is made of an electrically insulating carrier material 126, 138 having a structured metal layer embedded therein, and wherein the at least one
Gemäß einem weiteren Aspekt ist das mindestens eine Kontaktelement 106 an beiden Oberflächen freigelegt und das Verfahren umfasst weiterhin den Schritt des elektrischen Ball-Bondens oder Lötens durch den Kontaktträger hindurch.According to a further aspect, the at least one
Die vorliegende Offenbarung stellt außerdem eine elektrische Kontaktanordnung zum Verbinden eines Kontaktträgers 102 mit einem Gegenkontaktträger 104 bereit, wobei die Kontaktanordnung aufweist:
- ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement 106, das mit mindestens einer an
dem Kontaktträger 102 angeordneten Leiterbahn verbunden ist, - ein elektrisch leitendes Gegenkontaktelement 108, das an
einem Gegenkontaktträger 104 angeordnet ist,wobei das Kontaktelement 106 und dasmindestens eine Gegenkontaktelement 108 übereinander ausgerichtet sind, eine Isolierlage 118, 154, die so zwischendem Kontaktträger 102und dem Gegenkontaktträger 104 angeordnet ist, dassdas Kontaktelement 106 durch dieIsolierlage 118, 154 hindurch ragt,- wobei das
mindestens eine Kontaktelement 106 entlang einerRichtung 114 des Verbindensmit dem Gegenkontaktelement 108 elastisch verformbar ist.
- an electrically
conductive contact element 106 which is connected to at least one conductor track arranged on thecontact carrier 102, - an electrically conductive
counter-contact element 108 which is arranged on acounter-contact carrier 104, wherein thecontact element 106 and the at least onecounter-contact element 108 are aligned one above the other, - an insulating
layer 118, 154, which is arranged between thecontact carrier 102 and thecounter-contact carrier 104 such that thecontact element 106 protrudes through the insulatinglayer 118, 154, - wherein the at least one
contact element 106 is elastically deformable along adirection 114 of connection to themating contact element 108.
Dabei kann die Isolierlage 118 durch eine vorgefertigte Silikonmatte gebildet sein, die mindestens eine durchgehende Ausnehmung 120 zum Hindurchführen des mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktelements 106 aufweist.The insulating
Die vorliegende Offenbarung stellt weiterhin eine elektrische Kontaktanordnung zum Verbinden eines Kontaktträgers 102 mit einem Gegenkontaktträger 104 bereit, wobei die Kontaktanordnung aufweist:
- ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement 106, das mit mindestens einer an
dem Kontaktträger 102 angeordneten Leiterbahn verbunden ist, - ein elektrisch leitendes Gegenkontaktelement 108, das an
einem Gegenkontaktträger 104 angeordnet ist,wobei das Kontaktelement 106 und dasmindestens eine Gegenkontaktelement 108 übereinander ausgerichtet sind, eine Isolierlage 118, die so zwischendem Kontaktträger 102und dem Gegenkontaktträger 104 angeordnet ist, dassdas Kontaktelement 106 durch dieIsolierlage 118 hindurch ragt,wobei die Isolierlage 118 durch eine vorgefertigte Silikonmatte gebildet ist, die mindestens eine durchgehende Ausnehmung 120 zum Hindurchführen des mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktelements 106 aufweist.
- an electrically
conductive contact element 106 which is connected to at least one conductor track arranged on thecontact carrier 102, - an electrically conductive
counter-contact element 108 which is arranged on acounter-contact carrier 104, wherein thecontact element 106 and the at least onecounter-contact element 108 are aligned one above the other, - an insulating
layer 118 which is arranged between thecontact carrier 102 and thecounter-contact carrier 104 such that thecontact element 106 protrudes through the insulatinglayer 118, - wherein the insulating
layer 118 is formed by a prefabricated silicone mat which has at least one continuous recess 120 for passing through the at least one electricallyconductive contact element 106.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist das mindestens eine Kontaktelement 106 entlang einer Richtung 114 des Verbindens mit dem Gegenkontaktelement 108 elastisch verformbar.According to a further aspect, the at least one
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Isolierlage 154 durch eine zwischen den Kontaktträger 102 und den Gegenkontaktträger 104 eingegossene Silikonschicht gebildet.According to a further aspect, the insulating layer 154 is formed by a silicone layer cast between the
Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Kontaktträger 102 durch eine flexible Folie gebildet und die Gegenkontakte 108 sind durch Kontaktflecken auf einem biegesteifen Gegenkontaktträger 104 gebildet.According to a further aspect, the
Gemäß einem weiteren Aspekt weist eine elektrische Verbinderanordnung 100 einen Kontaktträger 102 und einen Gegenkontaktträger 104 mit mindestens einer Kontaktanordnung auf.According to a further aspect, an
Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Kontaktträger 102 durch einen flexiblen Leiterbahnträger mit darin eingebetteten elektrisch leitfähigen Strukturen gebildet.According to a further aspect, the
Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Gegenkontaktträger 104 durch eine monolithische integrierte Schaltung, einen keramischen Schaltungsträger oder einen Flip-Chip-Interposer gebildet.According to a further aspect, the
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 100100
- VerbinderanordnungConnector arrangement
- 102102
- KontaktträgerContact carrier
- 104104
- GegenkontaktträgerCounter contact carrier
- 106106
- KontaktelementContact element
- 108108
- GegenkontaktelementCounter contact element
- 110110
- Verbindungselement, BumpFastener, bump
- 112112
- Federelastischer BereichSpring elastic area
- 114114
- BondrichtungBond direction
- 116116
- BonderspitzeBonder tip
- 118118
- Vorgefertigtes UnderfillPrefabricated underfill
- 120120
- Ausnehmungen im UnderfillRecesses in the underfill
- 122122
- LasergeneratorLaser generator
- 124124
- Laserstrahllaser beam
- 126126
- Isolierschicht des KontaktträgersInsulating layer of the contact carrier
- 128128
- Kreuzförmige ÖffnungCross-shaped opening
- 130130
- KontaktpunktContact point
- 132132
- TrägerwaferCarrier wafer
- 134134
- flexibler Schaltungsträger (flexible printed circuit, FPC), flexibles Kabel (flexible flat cable, FFC)flexible printed circuit (FPC), flexible cable (flexible flat cable, FFC)
- 136136
- MetallisierungsschichtMetallization layer
- 138138
- PolyimidisolierungPolyimide insulation
- 140140
- Erster Bereich der MetallisierungsschichtFirst area of the metallization layer
- 142142
- Zweiter Bereich der MetallisierungsschichtSecond area of the metallization layer
- 144144
- Dritter Bereich der MetallisierungsschichtThird area of the metallization layer
- 146146
- HaftvermittlerschichtAdhesion promoter layer
- 148148
- OpferpolymerschichtSacrificial polymer layer
- 150150
- Vorsprunghead Start
- 152152
- ÄtzgrubeEtching pit
- 154154
- Flüssig eingebrachtes UnderfillLiquid underfill
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017012351.9A DE102017012351B4 (en) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | ELECTRICAL CONTACT ARRANGEMENT AND ELECTRICAL CONNECTOR ARRANGEMENT |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017012351.9A DE102017012351B4 (en) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | ELECTRICAL CONTACT ARRANGEMENT AND ELECTRICAL CONNECTOR ARRANGEMENT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017012351B4 true DE102017012351B4 (en) | 2024-04-25 |
Family
ID=90573019
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102017012351.9A Active DE102017012351B4 (en) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | ELECTRICAL CONTACT ARRANGEMENT AND ELECTRICAL CONNECTOR ARRANGEMENT |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10105351A1 (en) | 2001-02-05 | 2002-08-22 | Infineon Technologies Ag | Electronic component used as a storage component comprises a semiconductor chip having an intermediate connecting structure on its active surface |
US20030233134A1 (en) | 2002-04-11 | 2003-12-18 | Greenberg Robert J. | Biocompatible bonding method and electronics package suitable for implantation |
-
2017
- 2017-05-22 DE DE102017012351.9A patent/DE102017012351B4/en active Active
Patent Citations (2)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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Meyer, J.-U., Stieglitz, T., Scholz, O., Haberer, W., Beutel, H., „High Density Interconnects and Flexible Hybrid Assemblies for Active Biomedical Implants", IEEE Trans. on Components, Packaging and Manufacturing Technology Part B: Advanced Packaging (IEEE Trans. on Advanced Packaging), vol. 24 , no. 3, pp. 366-374 |
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