DE102006060385A1

DE102006060385A1 - Wire laying device for use during production of transponder unit , has wire guide for guiding wire in substrate, and melting mechanism for melting wire insulation in area of wire guide, where mechanism is integrated in device

Info

Publication number: DE102006060385A1
Application number: DE102006060385A
Authority: DE
Original assignee: IMASYS AG
Current assignee: IMASYS AG
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2007-11-08

Abstract

The device has a laying head embedded into a substrate (6) and a wire guide including a passage hole (14), an axial hole (15), a longitudinal hole (44), a storage device (48) and a moving device (62) for guiding a wire (4) in the substrate. A melting mechanism melts a wire insulation in an area of the wire guide, where the mechanism is integrated in the device. The wire guide has a passage channel, in which an energy beam e.g. laser beam, is guided for heating and evaporating the insulation. The laser beam is guided in a light conductor (47) that is inserted into a transverse hole (43).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verlegevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a laying device according to the preamble of claim 1.

Derartige Verlegevorrichtungen werden beispielsweise bei der Herstellung von Transpondereinheiten verwendet, wie sie bei biometrischen Pässen eingesetzt werden. Diese Transpondereinheiten bestehen im Wesentlichen aus einer Drahtspule, die sich aus einzelnen Drahtwicklungen zusammensetzt und mit ihren Endabschnitten mit einem Chip kontaktiert ist. Die Drahtspule dient als Antenne zur Übertragung von Informationen auf den bzw. von dem Chip. Das Einbetten des Drahtes in das Substrat bzw. das Verbinden der Drahtendabschnitte mit dem Chip erfolgt üblicher Weise über Ultraschallbeaufschlagung oder Thermokompressionsschweißen.such Laying devices are used for example in the production of Transponder units used, as used in biometric passports become. These transponder units essentially consist of a wire spool composed of individual wire windings and is contacted with its end portions with a chip. The wire coil serves as an antenna for transmission information on or from the chip. The embedding of the wire in the substrate or connecting the Drahtendabschnitte with the Chip is more common Way over Ultrasonic or thermo-compression welding.

Eine Vorrichtung zur Herstellung einer derartigen Transpondereinheit ist in der EP 0 880 754 B1 gezeigt. Die Verlegevorrichtung hat eine Sonotrode und einen Ultraschallkonverter zur Beaufschlagung eines in der Sonotrode geführten isolierten Drahtes mit Ultraschallschwingungen. Durch die Schwingungen wird der Draht mit seiner Isolierung erhitzt und beim Verlegen in das Substrat eingebettet. Zum Kontaktieren werden die Drahtenden durch Thermokompressionsschweißen mit Kontaktflächen des Chips verbunden.An apparatus for producing such a transponder unit is in EP 0 880 754 B1 shown. The laying device has a sonotrode and an ultrasonic converter for applying an ultrasonic guided in the sonotrode insulated wire. Due to the vibrations, the wire is heated with its insulation and embedded in the substrate during installation. For contacting the wire ends are connected by thermocompression welding with contact surfaces of the chip.

Bei der Fertigung zeigte es sich, dass die Isolation des Drahtes sowohl beim Verlegen als auch beim Kontaktieren Schwierigkeiten bereiten kann, so dass zusätzliche Verfahrensschritte erforderlich sind, um störende Einflüsse der Isolation beim Kontaktieren oder Verlegen auszuschließen.at In manufacturing, it was found that the insulation of the wire both to cause difficulties during installation as well as when contacting can, so extra Procedural steps are required to disturbing influences of the insulation when contacting or mislaid.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verlegevorrichtung so weiter zu bilden, dass störende Einflüsse der Isolation minimiert sind.In contrast, lies The invention is based on the object, the laying device so on to form that disturbing influences the insulation is minimized.

Diese Aufgabe wird durch eine Kontaktiervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is achieved by a contacting device with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist ein Verlegekopf der Verlegevorrichtung mit einer Einrichtung zum Aufschmelzen der Drahtisolierung ausgeführt, wobei diese Einrichtung im Bereich der Drahtführung der Verlegevorrichtung wirksam ist. D.h. erfindungsgemäß erfolgt das Aufschmelzen der Isolierung nicht durch das Thermokompressionsschweißen, sondern bereits vorher durch eine in die Verlegevorrichtung integrierte Einrichtung.According to the invention is a Laying head of the laying device with a device for melting the wire insulation running, this device being in the area of the wire guide of the laying device is effective. That according to the invention the melting of the insulation not by the thermo-compression welding, but already previously by a device integrated into the laying device.

Das Aufschmelzen der Isolierung erfolgt vorzugsweise mittels Laserstrahl, der über einen Durchgangskanal den in einer Drahtführung geführten Draht beaufschlagt, um die Isolation aufzuschmelzen.The Melting of the insulation is preferably carried out by means of a laser beam, the over a through-channel is applied to the guided in a wire guide wire to to melt the insulation.

Dabei wird es bevorzugt, wenn der Laserstrahl in Radialrichtung des Drahtes durch einen Querkanal geführt ist.there it is preferred if the laser beam is in the radial direction of the wire passed through a transverse channel is.

Dieser Laserstrahl kann als Freistrahl oder als gebundener Strahl geführt werden. Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn der Laserstrahl über einen Lichtleiter zum Wirkbereich geleitet wird.This Laser beam can be guided as a free jet or as a bound beam. It becomes according to the invention preferred when the laser beam over a light guide is passed to the effective range.

Zur Optimierung des Aufschmelz- und Verdampfungsvorganges kann der Durchgangskanal zu einem Verdampfungsraum erweitert sein, aus dem beispielsweise die entstehenden Dämpfe absaugbar sind.to Optimization of the melting and evaporation process, the through-channel be extended to an evaporation chamber, from the example the resulting vapors are sucked.

Zum Verbessern des Aufschmelzens kann im Verdampfungsraum ein Spiegel oder eine entsprechende Optik ausgebildet sein, über die der Laserstrahl auf die von seiner Eintrittsöffnung entfernten Umfangsbereiche der Drahtisolierung gerichtet wird, so dass der Laserstrahl die Drahtisolation vollumfänglich beaufschlagt.To the Improving the melting can be a mirror in the evaporation chamber or a corresponding optics may be formed over which the laser beam from his entrance directed circumferential portions of the wire insulation, so that the laser beam acts on the wire insulation in full.

Der Spiegel kann als gesondertes Bauteil in den Verdampfungsraum eingebracht werden oder aber auch durch Bedampfen der Umfangswände des Verdampfungsraumes ausgebildet sein.Of the Mirror can be introduced as a separate component in the evaporation chamber be or by steaming the peripheral walls of the evaporation chamber be educated.

Um eine Korrosion des Drahtes beim Aufschmelzen der Isolierung zu vermeiden, kann in den Aufschmelzbereich Schutzgas zugeführt werden.Around to avoid corrosion of the wire during the melting of the insulation, can be fed into the melting zone inert gas.

Bei einem besonders einfach aufgebauten Verlegekopf wird der Draht pneumatisch geführt und gefördert, wobei die Pressluft zur Vorerwärmung der Isolation erwärmt sein kann.at a very simple installation head of the wire is pneumatic guided and encouraged, the compressed air for preheating the insulation is heated can be.

Sonstige vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous embodiments are Subject of further subclaims.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:in the The following are preferred embodiments the invention explained in more detail with reference to schematic representations. It demonstrate:

1 eine erste erfindungsgemäße Verlegevorrichtung, 1 a first laying device according to the invention,

2 eine zweite erfindungsgemäße Verlegevorrichtung, 2 a second laying device according to the invention,

3 einen Spiegel innerhalb eines die Verlegevorrichtung nach 3 in Längsrichtung durchsetzenden Drahtdurchgangskanals und 3 a mirror within a laying device behind 3 longitudinally passing through wire passageways and

4 eine Anordnung einer externen Kühleinrichtung. 4 an arrangement of an external cooling device.

Gemäß 1 hat eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verlegevorrichtung 2 zur Verlegung eines isolierten Drahtes 4 als Antenne auf einem Substrat 6 zum Beispiel einer Chipkarte oder zur Verlegung von Antennen in Handy-Gehäusen einen Verlegekopf 1, der über eine nicht dargestellte Zustellvorrichtung kraft- oder wegabhängig geregelt mit Bezug zum Substrat 6 verfahrbar ist. Der Verlegekopf 1 hat einen in einem rohrartigen Gehäuse 8 aufgenommenen Ultraschallkonverter 10 und eine Sonotrode 12. Bei dem gezeigten Verlegekopf 1 wird der Draht 4 etwa axial der Verlegevorrichtung 2 zugeführt. Zur Führung des Drahtes 4 ist in dem Verlegekopf 1 eine koaxiale oder leicht exzentrische Drahtführung in Form eines Durchgangskanals ausgebildet, der sich aus mehreren Einzelbohrungen oder -kanälen 14, 15, 44, 54 zusammensetzt.According to 1 has a first embodiment of a laying device according to the invention 2 for laying an insulated wire 4 as an antenna on a substrate 6 For example, a smart card or for laying antennas in mobile phone housings a laying head 1 , the force-dependent or path-dependent regulated by a feed device, not shown, with respect to the substrate 6 is movable. The laying head 1 has one in a tubular housing 8th recorded ultrasonic converter 10 and a sonotrode 12 , In the laying head shown 1 becomes the wire 4 approximately axially the laying device 2 fed. To guide the wire 4 is in the laying head 1 a coaxial or slightly eccentric wire guide in the form of a passageway formed of several individual bores or channels 14 . 15 . 44 . 54 composed.

Der Ultraschallkonverter 10 dient zur Beaufschlagung der Sonotrode 12 und somit des Drahtes 4 mit Ultraschallschwingungen von etwa bis zu 100 kHz, bevorzugter Weise im Bereich von etwa 60 kHz bis 100 kHz. Der Ultraschallkonverter hat einen zylindrischen Körper, der von einer zur Längsachse der Sonotrode 12 koaxialen oder exzentrisch dazu ausgebildetenn Durchgangsbohrung 14 zur Aufnahme des Drahtes 4 durchsetzt ist. Zwei stirnseitige Ringschultern 17, 19 sind in zwei endseitigen Ausnehmungen 22, 24 des Gehäuses 8 aufgenommen, wobei zwischen einer Außenumfangswandung 25 der Konverters 10 und einer gegenüberliegenden Innenumfangswandung 27 des Gehäuses 8 ein Ringraum 16 ausgebildet ist.The ultrasonic converter 10 serves to load the sonotrode 12 and therefore the wire 4 with ultrasonic vibrations of about up to 100 kHz, preferably in the range of about 60 kHz to 100 kHz. The ultrasonic converter has a cylindrical body which extends from one to the longitudinal axis of the sonotrode 12 coaxial or eccentrically formed through hole 14 for receiving the wire 4 is interspersed. Two frontal ring shoulders 17 . 19 are in two end recesses 22 . 24 of the housing 8th taken, wherein between an outer peripheral wall 25 the converter 10 and an opposite inner circumferential wall 27 of the housing 8th an annulus 16 is trained.

Der Ringraum 16 ist durch Ringschulterflächen 16, 18 der Ringschultern 17, 19 axial begrenzt und über einen Dichtungsring 26, der in eine stirnseitigen Ringnut der Ausnehmung 20 eintaucht und an der Ringschulterfläche 18 anliegt axial, sowie über einen Dichtungsring 26, der in eine Innenumfangsnut des Gehäuses 8 eintaucht und an einem Abschnitt der Außenumfangswandung 25 des Ultraschallkonverters 10 anliegt in Umfangsrichtung abgedichtet. Mit seiner zweiten Ringschulterfläche 20 liegt er plan an einer gegenüberliegenden Bodenfläche 28 der Ausnehmung 20 an. Vorzugsweise beträgt ein radiales Spiel des Ultraschallkonverters 10 in dem Gehäuse 8 etwa 20·m und ein axiales Spiel etwa 100·m.The annulus 16 is through ring shoulder surfaces 16 . 18 the ring shoulders 17 . 19 axially limited and via a sealing ring 26 which is in a frontal annular groove of the recess 20 dips and on the ring shoulder surface 18 abuts axially, as well as a sealing ring 26 placed in an inner circumferential groove of the housing 8th dips in and on a portion of the outer peripheral wall 25 of the ultrasonic converter 10 abuts circumferentially sealed. With his second ring shoulder surface 20 it lies flat on an opposite ground surface 28 the recess 20 at. Preferably, a radial clearance of the ultrasonic converter 10 in the case 8th about 20 x m and an axial clearance of about 100 x m.

Über eine Querbohrung 34 mit einem Innengewinde kann ein gasförmiges oder flüssiges Medium in den Ringraum 16 eingeleitet werden, so dass der Ultraschallkonverter 10 schwimmend gelagert ist und im Betrieb aufgrund der erzeugten Ultraschallschwingungen sowohl Drehbewegungen als auch Axialbewegungen ausführen kann. Vorzugsweise wird Pressluft mit einem Druck von etwa 6 bar in den Ringraum 14 eingeblasen.About a cross hole 34 with an internal thread can be a gaseous or liquid medium in the annulus 16 be initiated so that the ultrasonic converter 10 is floating and can perform both rotational movements and axial movements in operation due to the generated ultrasonic vibrations. Preferably, compressed air is at a pressure of about 6 bar in the annulus 14 blown.

Der Ultraschallkonverter 10 weist im Wesentlichen eine Vielzahl von Piezo-Scheiben 72 (siehe die folgenden Ausführungen zu 2), ein Gegengewicht (nicht dargestellt) und ein Konverter- bzw. Transducerhorn 36 auf, die über eine nicht weiter erläuterte Mechanik im Bereich des Konverterhorns 36 in einem Zylindergehäuse angeordnet sind. Das Konverterhorn 36 ist vorzugsweise mit dem Ultraschallkonverter 10 und einem Schaft 38 der Sonotrode 12 verschraubt und wird von einer zur Längsachse der Sonotrode 12 koaxialen Axialbohrung 15 durchsetzt. Wie in der 1 angedeutet, hat das Konverterhorn 36 eine stirnseitige Zentrierausnehmung 40, in die ein Zentriervorsprung 41 der Sonotrode 12 eingreift.The ultrasonic converter 10 essentially has a plurality of piezo discs 72 (see the following explanations) 2 ), a counterweight (not shown) and a converter or transducer horn 36 on, via a not further explained mechanics in the area of the converter horn 36 are arranged in a cylinder housing. The converter horn 36 is preferably with the ultrasonic converter 10 and a shaft 38 the sonotrode 12 screwed and is from one to the longitudinal axis of the sonotrode 12 coaxial axial bore 15 interspersed. Like in the 1 hinted, has the converter horn 36 a front centering 40 into which a centering projection 41 the sonotrode 12 intervenes.

Der Schaft 38 geht in einen konischen Kopfbereich 42 der Sonotrode 12 über. In der Sonotrode 12 ist in Verlängerung zur Durchgangsbohrung 14 eine Durchgangsbohrung 44 ausgebildet, die sich von dem Zentriervorsprung 41 zu einer stirnseitigen Austrittsöffnung 46 im Kopfbereich 42 erstreckt. Zur besseren Führung des Drahtes 4 ist die Durchgangsbohrung 44 im Bereich der Austrittsöffnung 46 radial verjüngt. Bevorzugter Weise hat die Durchgangsbohrung 44 auf einer axialer Länge A von etwa 2 mm bis 3 mm von der Austrittsöffnung 46 aus betrachtet einen Durchmesser von 300·m.The shaft 38 goes into a conical head area 42 the sonotrode 12 above. In the sonotrode 12 is in extension to the through hole 14 a through hole 44 formed, extending from the centering 41 to a frontal outlet opening 46 in the head area 42 extends. For better guidance of the wire 4 is the through hole 44 in the area of the outlet opening 46 radially tapered. Preferably, the through-hole has 44 on an axial length A of about 2 mm to 3 mm from the outlet opening 46 from a diameter of 300 · m.

Bei dieser Ausführungsform ist der Ultraschallkonverter 10 in Radialrichtung versetzt in dem Gehäuse 8 angeordnet, so dass der sich aus den Einzelbohrungen 14, 15, 44 und 54 zusammensetzende Durchgangskanal exzentrisch zur Gehäuselängsachse G verläuft und die Austrittsöffnung 46 um einen Versatz V radial versetzt zur Gehäuselängsachse G angeordnet ist. Dabei wird der Draht 4 über die Vorschubeinrichtung 62 koaxial zur Längsachse L des Durchgangskanals zugeführt, so dass dieser "mittig" in dem Durchgangskanal geführt ist. Vorzugsweise beträgt der Versatz V zwischen der Gehäuselängsachse G und der Längsachse L des Durchgangskanals etwa 0,5mm.In this embodiment, the ultrasonic converter 10 radially offset in the housing 8th arranged so that the resulting from the individual holes 14 . 15 . 44 and 54 composed passage channel eccentric to the housing longitudinal axis G and the outlet opening 46 by an offset V radially offset to the housing longitudinal axis G is arranged. This is the wire 4 via the feed device 62 fed coaxially to the longitudinal axis L of the passageway, so that it is guided "centrally" in the passageway. Preferably, the offset V between the housing longitudinal axis G and the longitudinal axis L of the through-channel is approximately 0.5 mm.

Die exzentrische Ausrichtung des Durchgangskanals zur Gehäuselängsachse G hat den Vorteil, dass durch Drehungen des Ultraschallkonverters 10 um seine Längsachse die Austrittsöffnung 46 der Sonotrode 12 relativ zum Gehäuse 8 verschiebbar ist. Dadurch ist es insbesondere möglich, bei einer Vielzahl von gleichartigen Verlegevorrichtungen 122 zur Herstellung mehrerer Transpondereinheiten gleichzeitig, die Position der Verlegevorrichtungen 122 relativ zueinander zu justieren. Zum Justieren werden erfindungsgemäß die Ultraschallkonverter 10 in ihrem jeweiligen Gehäuse 8 gedreht, bis aufgrund der Exzentrizität der Längsachse L des Durchgangskanals zur Gehäuselängsachse die Austrittsöffnungen 46 relativ zueinander in y-Richtung ausgerichtet sind.The eccentric orientation of the through-channel to the housing longitudinal axis G has the advantage that by rotations of the ultrasonic converter 10 about its longitudinal axis the outlet opening 46 the sonotrode 12 relative to the housing 8th is displaceable. This makes it possible, in particular, in a plurality of similar installation devices 122 for the manufacture of several transponder units at the same time, the position of the laying devices 122 to adjust relative to each other. For adjustment according to the invention, the ultrasonic converter 10 in their respective housing 8th rotated until due to the eccentricity of the longitudinal axis L of the passage to the housing longitudinal axis, the outlet openings 46 are aligned relative to each other in the y-direction.

An der von der Sonotrode 12 entfernten Stirnfläche des Ultraschallkonverters 10 ist eine Lagereinrichtung 48 angeordnet. Diese hat zwei zylinderförmige Halbkörper 50, 52, die stirnseitig so miteinander verbunden sind, dass jeweils eine, den Halbkörper 50, 52 axial durchsetzende konische Ausnehmung im Zusammenwirken mit der anderen Ausnehmung einen Innenraum 54 mit einem etwa rautenartigen Längsquerschnitt bildet. Dabei weist die konische Ausnehmung des in der 1 gezeigten oberen Halbkörpers 50 eine Eintrittsöffnung 58 für den Draht 4 auf.At the of the sonotrode 12 remote End face of the ultrasonic converter 10 is a storage facility 48 arranged. This has two cylindrical half-bodies 50 . 52 , which are connected to each other at the front so that one, the half body 50 . 52 axially passing conical recess in cooperation with the other recess an interior 54 forms with an approximately diamond-shaped longitudinal cross-section. In this case, the conical recess of the in 1 shown upper half body 50 an entrance opening 58 for the wire 4 on.

Die Drahtführung des Verlegekopfes 1 setzt sich aus dem Innenraum 54, der Durchgangsbohrung 14, der Axialbohrung 15 und der Längsbohrung 44 zusammen. Vorzugsweise hat der Durchgangskanal einen Durchmesser von 3 mm, der sich, wie vorbeschrieben, im Kopfbereich 42 der Sonotrode 12 auf etwa 300·m reduziert. Dabei erlaubt insbesondere die stirnseitige Anordnung der Eintrittsöffnung 56 eine axiale Zuführung des Drahtes 4.The wire guide of the laying head 1 sits down from the interior 54 , the through hole 14 , the axial bore 15 and the longitudinal bore 44 together. Preferably, the passageway has a diameter of 3 mm, which, as described above, in the head area 42 the sonotrode 12 reduced to about 300 · m. In particular, allows the frontal arrangement of the inlet opening 56 an axial feed of the wire 4 ,

Über Radialbohrungen 58, 60 bzw. einen Bohrungsstern kann in den Innenraum 54 und somit in die Drahtführung ein gasförmiges Medium einströmen, das zur reibungsarmen Führung des Drahtes 4 dient. Vorzugsweise wird Pressluft verwendet, so dass der Draht 4 mittels aerostatischer Lagerung in der Drahtführung nahezu reibungslos geführt ist. Dabei bildet sich aufgrund des verjüngten Bereichs in der Durchgangsbohrung 44 der Sonotrode 12 im Bereich der Austrittsöffnung 46 ein Staudruck aus, durch den die Führung verbessert ist.About radial bores 58 . 60 or a hole star can in the interior 54 and thus flow into the wire guide a gaseous medium, the low-friction guidance of the wire 4 serves. Preferably, compressed air is used, so that the wire 4 by means of aerostatic bearing in the wire guide is guided almost smoothly. In this case, forms due to the tapered portion in the through hole 44 the sonotrode 12 in the area of the outlet opening 46 a dynamic pressure through which the leadership is improved.

Um die Taktzeit zur Verlegung zu verkürzen kann die Pressluft vorgewärmt werden. Ein bevorzugter Temperaturbereich beträgt etwa 50·C bis 60·C. Durch die Vorwärmung wird insbesondere die Isolierung des Drahts 4 erwärmt, so dass die Verbindung mit dem Substrat 6 schneller erfolgen kann.To shorten the cycle time for laying the compressed air can be preheated. A preferred temperature range is about 50 * C to 60 * C. By the preheating in particular the insulation of the wire 4 heated so that the connection with the substrate 6 can be done faster.

Zum Zuführen und Einfädeln des Drahtes 4 in die Eintrittsöffnung 56 ist eine Vorschubeinrichtung 62 vorgesehen. Die Vorschubeinrichtung 62 weist im wesentlichen zwei Greifer 64, 66 auf, von denen zumindest einer bewegbar an einer Halterung 68 gelagert ist, so dass ein einzufädelnder Endabschnitt des Drahtes 4 ergriffen und gezielt geführt werden kann. Die Halterung 68 ist beliebig zur Verlegevorrichtung 2 verfahrbar, wobei sie bei entsprechender Ansteuerung ebenfalls eine Rückwärtsbewegung ausführen kann. Durch ein wiederholendes Lösen, Zurückfahren, Ergreifen und Vorfahren der Vorschubeinrichtung 62 kann der Draht 4 schrittweise zur Austrittsöffnung 46 gefördert werden.For feeding and threading the wire 4 in the entrance opening 56 is a feed device 62 intended. The feed device 62 essentially has two grippers 64 . 66 on, of which at least one movable on a holder 68 is stored, so that a threading end portion of the wire 4 be taken and purposefully managed. The holder 68 is arbitrary to the installation device 2 movable, and they can also perform a backward movement with appropriate control. By a repeated loosening, retracting, grasping and ancestors of the feed device 62 can the wire 4 gradually to the outlet 46 be encouraged.

Eine Rückwärtsbewegung ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn der Draht 4 nach der Verlegung und Kontaktierung zu trennen ist. In einem solchen Fall kann der Draht 4 durch eine Rückwärtsbewegung im Bereich der Kontaktierung gesteuert abgerissen werden.A backward movement is particularly advantageous when the wire 4 after laying and contacting is to be separated. In such a case, the wire can 4 be demolished controlled by a backward movement in the contact area.

Weiterhin weist der in 1 gezeigte Verlegekopf im Kopfbereich 42 der Sonotrode 12 eine Querbohrung 43 auf, die in die Längsbohrung 44 mündet und in die eine Hülse 45 eingesetzt ist, durch die ein Lichtleiter 47 geführt ist, der mit einer Energiequelle (nicht dargestellt) wie zum Beispiel einem Laser in Verbindung steht. Über den Lichtleiter 47 wird der Laserstrahl zum Draht 4 in der Längsbohrung 44 geführt, wodurch dieser erwärmt wird und seine in 4 gezeigte Isolation 49 definiert verdampft wird, so dass Abschnitte des Drahtes 4 als blanker Kupferdraht aus der Austrittsöffnung 46 austreten und in das Substrat 6 eingebettet oder mittels Thermokompressionsschweißen mit Anschlussflächen eines Chips bzw. Kontaktflächen eines Chipmoduls kontaktiert werden können, wobei störende Einflüsse der Isolation 49 beseitigt sind. Durch das Entfernen der Isolation 49 wird der Wärmeübergang beim Schweißen wesentlich verbessert, so dass die Kontaktierung schneller und mit besserer Qualität als bei herkömmlichen Lösungen erfolgen kann. Die Querbohrung 43 hat vorzugsweise einen Durchmesser von 2,6 mm.Furthermore, the in 1 shown laying head in the head area 42 the sonotrode 12 a transverse bore 43 on, in the longitudinal bore 44 flows into and into the one sleeve 45 is inserted, through which a light guide 47 is guided, which is in communication with a power source (not shown) such as a laser. Over the light guide 47 the laser beam becomes a wire 4 in the longitudinal bore 44 led, whereby this is heated and its in 4 shown insulation 49 is vaporized defined, leaving sections of the wire 4 as bare copper wire from the outlet opening 46 leak out and into the substrate 6 embedded or can be contacted by means of thermo-compression welding with pads of a chip or contact surfaces of a chip module, with disturbing influences of the insulation 49 are eliminated. By removing the insulation 49 the heat transfer during welding is significantly improved, so that the contact can be made faster and with better quality than conventional solutions. The transverse bore 43 preferably has a diameter of 2.6 mm.

Ebenso ist es vorstellbar durch die Querbohrung 43 bzw. die Hülse 45 erwärmte Luft in die Längsbohrung 44 einzublasen oder auf andere Weise Energie zuzuführen, um die Isolierung des Drahtes 4 zu entfernen.It is also conceivable through the transverse bore 43 or the sleeve 45 heated air in the longitudinal bore 44 to inflate or otherwise supply energy to the insulation of the wire 4 to remove.

In 2 ist eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verlegevorrichtung 2 dargestellt.In 2 is a second embodiment of a laying device according to the invention 2 shown.

Dabei ist verdeutlicht, dass das Entfernen bzw. Wegdampfen der in 3 gezeigten Isolierung 49 des Drahtes 4 in dem Durchgangskanal 14, 15, 44, 54 mittels eines beispielsweise über einen Lichtwellenleiter 47 in den Durchgangskanal 14, 15, 44, 54 geführten Laserstrahls nicht auf den Kopfbereich 42 der Sonotrode 12 beschränkt ist, sondern an verschiedenen Positionen erfolgen kann. So kann das Entfernen der Isolierung 49 bereits in der Vorschubeinrichtung 62 oder in dem Ultraschallkonverter 10 erfolgen, wobei zum Absaugen der beim Wegdampfen entstehenden Dämpfe und Gase in diesen von dem Kopfbereich 42 entfernten Bereichen optional eine nicht dargestellte Absaugeinrichtung vorgesehen ist.It is clarified that the removal or vapor deposition of in 3 shown insulation 49 of the wire 4 in the passageway 14 . 15 . 44 . 54 by means of, for example, an optical waveguide 47 in the passageway 14 . 15 . 44 . 54 guided laser beam not on the head area 42 the sonotrode 12 is limited, but can be done in different positions. So can the removal of the insulation 49 already in the feed device 62 or in the ultrasonic converter 10 be carried out, wherein for sucking off the vapors and gases formed in the path of evaporation of these in the head area 42 Remote areas optionally an unillustrated suction is provided.

Um die Isolierung 49 vollumfänglich und gleichmäßig zu entfernen, ist im Bereich der Querbohrung 43 zur Aufnahme des Lichtwellenleiters 47 in dem Durchgangskanal 14, 15, 44, 54 eine anhand 3 näher erläuterte Optik, vorzugsweise ein Spiegel 51, der in einem Verdampfungsraum 70 aufgenommen ist, vorgesehen. Dieser ist durch eine radiale Erweiterung der Axialbohrung 15 ausgebildet.To the insulation 49 Full and even removal is in the area of the transverse bore 43 for receiving the optical waveguide 47 in the passageway 14 . 15 . 44 . 54 one based 3 closer explained optics, preferably a mirror 51 in an evaporation room 70 is included, provided. This is through a radia le extension of the axial bore 15 educated.

Im Kopfbereich 42 der Sonotrode 12 ist beispielhaft zwischen dem Lichtwellenleiter 47 und der Austrittsöffnung 46 eine Schrägbohrung 53 zur Aufnahme eines Rohrs 55 ausgebildet, durch das ein Schutzgas in den Durchgangskanal 14, 15, 44, 54 einströmen kann. Durch dieses Schutzgas soll ein Korrodieren des Drahtes 4 verhindert werden.In the head area 42 the sonotrode 12 is an example between the optical waveguide 47 and the exit opening 46 an oblique hole 53 for receiving a pipe 55 formed by a protective gas in the passageway 14 . 15 . 44 . 54 can flow in. This protective gas is intended to corrode the wire 4 be prevented.

Weiterhin ist, wie nicht dargestellt, der Durchgangskanal 14, 15, 44, 54 im Eintrittsbereich 125 in den Ultraschallkonverter 10 verengt ausgebildet. Hierdurch bildet sich in dem Durchgangskanal 14, 15, 44, 54 eine Art Venturidüse aus, so dass Verunreinigungen durch den beschleunigten Luftstrom ausgeblasen werden können. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Draht 4 koaxial geführt.Furthermore, as not shown, the passageway 14 . 15 . 44 . 54 in the entrance area 125 in the ultrasonic converter 10 narrowed trained. This forms in the passageway 14 . 15 . 44 . 54 a kind Venturi nozzle, so that impurities can be blown out by the accelerated air flow. At the in 3 illustrated embodiment, the wire 4 coaxially guided.

Die sonstigen Merkmale der Verlegevorrichtung 2 nach 2 sind mit der Verlegevorrichtung 2 nach 1 identisch, so dass auf weitere Ausführungen verzichtet und auf die Erläuterungen zur 1 verwiesen wird. Selbstverständlich sind die einzelnen Merkmale der Verlegevorrichtungen 2 untereinander kombinierbar und nicht auf das jeweilige Ausführungsbeispiel beschränkt.The other features of the installation device 2 to 2 are with the installation device 2 to 1 identical, so that waived further remarks and the explanations to 1 is referenced. Of course, the individual features of the laying devices 2 can be combined with each other and not limited to the particular embodiment.

Wie in 3 gezeigt, kann zur vollumfänglichen Erwärmung der Isolierung 49 durch den Energiestrahl 57 in den Durchgangskanal 14, 15, 44, 54 oder in dem darin ausgebildeten Verdampfungsraum 70 ein Spiegel 51 oder eine entsprechende Optik angeordnet sein. Der Spiegel 51 ist an einem von dem Lichtwellenleiter 47 entfernten Wandungsabschnitt des Durchgangskanals 14, 15, 44, 54 angeordnet und als Hohlspiegel ausgebildet. Er reflektiert den Energiestrahl 57 auf einen von dem Eintritt des Laserstrahls abgewandten Außenumfangsabschnitt 61 der Isolierung 49, so dass diese gleichmäßig an einen Außenumfangsabschnitt 63 aufgeschmolzen und verdampft wird. Der Spiegel 51 kann auch durch Bedampfen der Umfangswände des Verdampfungsraumes 70 ausgebildet werden.As in 3 shown, to fully heat the insulation 49 through the energy beam 57 in the passageway 14 . 15 . 44 . 54 or in the evaporation space formed therein 70 a mirror 51 or a corresponding optics may be arranged. The mirror 51 is at one of the optical fiber 47 removed wall portion of the passageway 14 . 15 . 44 . 54 arranged and formed as a concave mirror. He reflects the energy beam 57 on a side facing away from the entrance of the laser beam outer peripheral portion 61 the insulation 49 so that they are evenly attached to an outer peripheral portion 63 is melted and evaporated. The mirror 51 can also by steaming the peripheral walls of the evaporation chamber 70 be formed.

Gemäß 4 kann eine Kühleinrichtung 74 zur Vermeidung einer Überhitzung des zu verlegenden Drahts 4 oder des Verlegekopfs 1 vorgesehen sein. Die Kühleinrichtung 74 hat eine Düse, die mit der Pressluftversorgung der aerostatischen Lagereinrichtung 48 der Verlegeeinrichtung 2 in Verbindung steht. Die Düse ist neben dem Kopfbereich 42 der Sonotrode 12 derart angeordnet, dass der aus der Längsbohrung 44 bzw. der Austrittsöffnung 46 austretende Draht 4 von der Pressluft umströmt werden kann. Die Kühlung mit Pressluft hat den Vorteil, dass diese aufgrund der Luftführung des Drahts 4 bereits bis zur Verlegeeinrichtung 2 geführt ist und somit keine aufwendige separate Zuführung erfolgen muss. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Gase, beispielsweise Schutzgas, als Kühlmedium einsetzbar.According to 4 can be a cooling device 74 to prevent overheating of the wire to be laid 4 or the laying head 1 be provided. The cooling device 74 has a nozzle connected to the compressed air supply of the aerostatic bearing device 48 the laying device 2 communicates. The nozzle is next to the head area 42 the sonotrode 12 arranged such that the from the longitudinal bore 44 or the outlet opening 46 emerging wire 4 can be flowed around by the compressed air. The cooling with compressed air has the advantage that this due to the air flow of the wire 4 already up to the laying device 2 is guided and therefore no costly separate supply must be made. Of course, however, other gases, such as inert gas, can be used as a cooling medium.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuereinheit des Lasers so ansteuerbar, dass während des Verlegens vorbestimmte Drahtabschnitte abisoliert werden können.at a preferred embodiment of Invention, the control unit of the laser is controlled so that while laying of predetermined wire sections can be stripped.

Offenbart ist einer Verlegevorrichtung zum Verlegen von Drahtwicklungen auf einem Substrat. Erfindungsgemäß ist die Verlegevorrichtung mit einer Einrichtung zum Aufschmelzen einer Isolierung des Drahtes ausgeführt.Disclosed is a laying device for laying wire windings on a substrate. According to the invention, the laying device with a device for melting an insulation of the wire executed.

22: Verlegevorrichtunglaying device
44: Drahtwire
66: Substratsubstratum
88th: Gehäusecasing
1010: Ultraschallkonverterultrasonic converter
1212: Sonotrodesonotrode
1414: DurchgangsbohrungThrough Hole
1515: Axialbohrungaxial bore
1616: Ringraumannulus
1717: Ringschulterannular shoulder
1818: RingschulterflächeAnnular shoulder area
1919: Ringschulterannular shoulder
2020: RingschulterflächeAnnular shoulder surface
2222: Ausnehmungrecess
2424: Ausnehmungrecess
2525: Außenumfangswandungouter circumferential wall
2626: Dichtungsringsealing ring
2727: Innenumfangswandunginner circumferential wall
2828: Umfangsflächeperipheral surface
3030: Dichtungsringsealing ring
3232: Bodenflächefloor area
3434: Querbohrungcross hole
3636: Konverterhornconverter Horn
3838: Schaftshaft
4040: Zentrierausnehmungcentering
4141: Zentriervorsprungcentering
4242: Kopfbereichhead area
4343: Querbohrungcross hole
4444: Längsbohrunglongitudinal bore
4545: Hülseshell
4646: Austrittsöffnungoutlet opening
4747: Lichtleiteroptical fiber
4848: LagereinrichtungStorage facility
4949: Isolationisolation
5050: Halbkörperhalf body
5151: Spiegelmirror
5252: Halbkörperhalf body
5353: Schrägbohrungoblique bore
5454: Innenrauminner space
5555: Rohrpipe
5656: Eintrittsöffnunginlet opening
5757: Energiestrahlenergy beam
5858: Radialbohrungradial bore
6060: Radialbohrungradial bore
6161: AußenumfangsabschnittOuter peripheral portion
6262: Vorschubeinrichtungfeeder
6363: Außenumfangouter periphery
6464: Greifergrab
6666: Greifergrab
6868: Halterungbracket
7070: VerdampfungsraumEvaporation space
7272: Piezoscheibepiezodisc
7474: Kühleinrichtungcooling device

Claims

Installation device for laying a wire ( 4 ) on a substrate ( 6 ) or the like, with a laying head ( 1 ) into the substrate ( 6 ) and a wire guide for guiding the wire ( 4 ) to the substrate, characterized by a device for melting a wire insulation ( 49 ) in the area of wire guide ( 62 . 48 . 14 . 15 . 44 ).

Laying device according to claim 1, wherein the wire guide has a passageway into which an energy beam ( 57 ), preferably a laser beam, for heating and evaporation of the insulation ( 49 ) of the wire ( 4 ) is guided.

Laying device according to claim 2, wherein the laser beam in the radial direction of the wire ( 4 ) by a transverse bore ( 43 ) is guided.

Laying device according to claim 3, wherein the laser beam as a bonded beam in a in the transverse bore ( 43 ) used optical fiber ( 47 ) is guided.

Laying device according to one of the preceding claims, wherein the wire guide sections to an evaporation chamber ( 70 ) is extended.

Laying device according to one of the claims 3 and 5 related claims, wherein in the evaporation chamber ( 70 ) diametrically to the coupling of the laser beam ( 57 ) an optical system for reflecting the laser beam ( 57 ) is provided on a rear portion of the wire circumference.

Laying device according to claim 6, wherein the optic is a mirror ( 51 ).

Laying device according to claim 7, wherein the mirror ( 51 ) by mirroring of peripheral surfaces of the evaporation space ( 70 ) is trained.

Laying device according to one of the preceding claims, with a suction device for sucking off the insulation ( 49 ) resulting vapors.

Installation device according to one of the preceding Claims, with a device for feeding of inert gas in the melting area.

Laying device according to one of the preceding claims, wherein the wire ( 4 ) is guided and conveyed pneumatically and wherein the provided compressed air is heated.

Laying device according to one of claims 2 to 10, wherein the control of the laser is such that during the Laying predetermined wire sections are strippable.