DE102021114347A1 - Reinigungsstation und Verfahren zur maschinellen Reinigung eines Laserbondwerkzeugs - Google Patents

Reinigungsstation und Verfahren zur maschinellen Reinigung eines Laserbondwerkzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsstation zur maschinellen Reinigung eines Laserbondwerkzeugs, das einen zu einer unteren Stirnfläche hin offenen Laserstrahlkanal hat, wobei die Reinigungsstation aufweist:- einen im Wesentlichen becherförmigen Grundkörper mit einem Boden,- eine im Boden des Grundkörpers gehalterte Reinigungsbürsteneinheit, die eine nach oben aus dem Boden hervorstehende langgestreckte angetriebene Reinigungsbürste mit an den Querschnitt des Laserstrahlkanals angepasstem kreisförmigem oder polygonalem Querschnitt aufweist,- einen über eine Antriebswelle die Reinigungsbürste antreibenden Antriebsmotor und- eine Reinigungs-Steuereinrichtung, die zur Positionierung des Laserbondwerkzeugs in seinem betriebsüblichen Montagezustand über die Reinigungsbürsteneinheit derart, dass die Mittenachsen des Laserstrahlkanals und der Reinigungsbürste zusammenfallen, und zum Absenken des Laserbondwerkzeugs auf die rotierende Reinigungsbürste in eine Reinigungsposition und Belassen des Laserbondwerkzeugs in der Reinigungsposition mit in den Laserstrahlkanal eingedrungener rotierender Reinigungsbürste für eine vorbestimmte Zeitdauer sowie zum Wiederanheben des Laserbondwerkzeugs aus der Reinigungsposition und zum Zurückführen in eine Arbeitsposition ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Reinigungsstation und ein Verfahren zur maschinellen Reinigung eines Laserbondwerkzeugs, das einen zu einer unteren Stirnfläche hin offenen Laserstrahlkanal hat.
  • Verfahren zum Herstellen einer gebondeten selbsttragenden Leiter-Verbindung zwischen zwei Bondstellen, an denen jeweils in einem Bondschritt eine stoffschlüssige Verbindung des selbsttragenden Leiters mit einer Bondfläche hergestellt wird und zwischen denen der Leiter in einer Bondloop verläuft, sind seit langem bekannt und im praktischen Einsatz. Sie dienen insbesondere zur Herstellung von Verbindungen zwischen elektronischen Bauelementen oder Schaltkreisen mit zugeordneten Trägern oder anderen Bauteilen.
  • In der Vergangenheit wurden zur Herstellung solcher Verbindungen Drähte mit kreisförmigem Querschnitt, applikations-abhängig insbesondere aus Gold oder Aluminium, eingesetzt. Zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindungen mit den Bondflächen dienen insbesondere Ultraschall-Drahtbonder, die auf dem Prinzip des Reibschweißens basieren, sowie sog. Ball-Bonder. Derartige Bondvorrichtungen sind marktgängig.
  • In den letzten Jahren hat sich der Anwendungsbereich der genannten Verfahren wesentlich erweitert, insbesondere in die Bereiche der Leistungselektronik und der Batterietechnik. In diesen Anwendungsfeldern sind typischerweise über die Leiter-Verbindungen wesentlich höhere Ströme zu übertragen als mit Bonddrähten in den früher dominierenden Anwendungen bei der Verdrahtung von Logik- und Speicherschaltungen und anderen Komponenten der Signalelektronik. Hierfür sind wesentlich höhere Leiterquerschnitte erforderlich. Die Verarbeitung von Leiterdrähten mit großem Durchmesser stößt bei den traditionellen Bondverfahren aber an prinzipbedingte Grenzen.
  • In diesen Applikationen werden zunehmend bandförmige Leiter eingesetzt. Neuerdings werden auch Bändchen aus Kupfer verwendet. Es wurden zur stoffschlüssigen Verbindung der Leiter mit den entsprechenden Kontaktflächen Laserschweißverfahren bzw. Kombinationen aus Ultraschall-Bondverfahren und dem Laserschweißen entwickelt. Entsprechende Verfahren und Bondvorrichtungen - verkürzt bezeichnet als Laserbonder - sind beispielsweise in der DE 10 2017 217 671 A1 oder DE 10 2018 209 133 A1 offenbart und werden von der Anmelderin angeboten.
  • Das Fügewerkzeug eines Laserbonders, nachfolgend bezeichnet als Laserbondwerkzeug, hat üblicherweise eine langgestreckte Gestalt, ähnlich der eines herkömmlichen Bondwerkzeugs, welches beim seit Langem bekannten Ultraschallbonden eingesetzt wird, hat aber einen zur unteren Stirnfläche (Arbeitsfläche) des Werkzeuges hin offenen Laserstrahlkanal. In diesem Kanal verläuft der im Betrieb des Laserbonders auf die Bondstelle gerichtete Laserstrahl.
  • Die schlagartige Einwirkung einer hohen Laserstrahlenergie auf das Material an der Bondstelle, insbesondere ein Bondelement, führt unweigerlich dazu, dass eine gewisse Materialmenge von der Oberfläche wegspritzt und sich an der Stirnfläche und im Laserstrahlkanal des Laserbondwerkzeugs ablagert. Das Laserbondwerkzeug muss daher von Zeit zu Zeit gereinigt werden. Dies geschieht derzeit manuell mit einer geeignet geformten Reinigungsbürste, die in den unteren Teil des Laserstrahlkanals eingeführt und dort in dessen Längsrichtung hin und her und ggf. auch kreisend bewegt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit denen die arbeits- und kostenaufwändige manuelle Reinigung des Bondwerkzeugs durch ein effizienteres Vorgehen abgelöst wird und somit Arbeitszeit von Bedienpersonal und Kosten eingespart werden können.
  • Diese Aufgabe wird in ihrem Vorrichtungsaspekt durch eine Reinigungsstation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung schließt den Gedanken ein, die bisher praktizierte manuelle Reinigung des Laserbondwerkzeugs durch eine maschinelle Reinigung zu ersetzen. Weiterhin schließt sie den Gedanken ein, hierzu eine Reinigungsstation bereitzustellen, die eine motorisch angetriebene Reinigungsbürste innerhalb einer diese führenden Reinigungsbürsteneinheit umfasst. Des Weiteren schließt die Erfindung den Gedanken sein, diese Reinigungsbürsteneinheit im Boden eines becherförmigen Grundkörpers anzuordnen, in den das Laserbondwerkzeug für einen Reinigungsprozess in seinem betriebsüblichen Montagezustand gebracht wird.
  • Schließt gehört zur Erfindung der Gedanke des Vorsehens einer Reinigungs-Steuereinrichtung, welche das Laserbondwerkzeug in die Reinigungsstation führt, in dieser für den Reinigungsvorgang positioniert und schließlich wieder in eine Arbeitsposition zurückführt.
  • In einer Ausführung der Reinigungsstation ist am Boden des becherförmigen Grundkörpers eine Öffnung zum Abführen der von dem Laserbondwerkzeug entfernten Verunreinigungen vorgesehen. Hierbei ist insbesondere an die Öffnung ein Verunreinigungs-Ableitungsrohr mit einer Absaugeinrichtung zum Absaugen der Verunreinigungen angeschlossen. Weiterhin ist dann eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der der Boden des Grundkörpers als Trichter ausgeführt ist, der in die Öffnung zum Abführen der Verunreinigungen mündet.
  • Mit diesen Ausgestaltungen wird ermöglicht, dass nicht nur der eigentliche Vorgang der Reinigung des Laserbondwerkzeuges, sondern auch der Abtransport der vom Laserbondwerkzeug entfernten Verunreinigungen selbsttätig, ohne manuelle Bedienvorgänge, ausgeführt wird. Grundsätzlich kann der Grundkörper der Reinigungsstation aber auch eine einfache Becherform haben und dann periodisch entleert und gesäubert werden, was eine konstruktiv besonders einfache, jedoch bedienungsaufwändigere Ausführung darstellt.
  • In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Reinigungs-Steuereinheit zum Einschalten des Antriebsmotors und wahlweise der Absaugeinrichtung zu Beginn eines Reinigungsvorganges und zum Ausschalten des Antriebsmotors und der Absaugeinrichtung nach Beendigung desselben ausgebildet. Der Antriebsmotor der Reinigungsbürste und die optional vorgesehene Absaugeinrichtung sind also nur während eines Reinigungsvorganges in Betrieb. Grundsätzlich ist aber auch eine Ausführung denkbar, bei der zumindest eine dieser Vorrichtungskomponenten im Dauerbetrieb ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Reinigungs-Steuereinheit eingangsseitig mit einem Verunreinigungs-Detektor verbunden, der zur Erfassung des Verunreinigungs-Grades des Laserbondwerkzeuges ausgebildet ist. In dieser Ausführung wird der Reinigungsprozess also nicht nur maschinell, sondern auch automatisch, also ohne manuelle Einleitung durch einen Bediener des Laserbonders, ausgeführt. Dies erhöht weiter die Zuverlässigkeit und erzielbare Qualität beim Reinigungsprozess.
  • In zur vorgenannten Ausführung alternativen Lösungen ist die Reinigungs-Steuereinheit eingangsseitig mit einem Bondzahl-Zähler zur Erfassung von ausgeführten Bondvorgängen oder einem Betriebszeit-Timer zur Erfassung einer Betriebszeit des Laserbondwerkzeugs nach einem Reinigungsvorgang verbunden und derart ausgebildet. Diese Ausführung ist technisch einfacher als die vorgenannten und potentiell weniger störungsanfällig. Sie ist allerdings auch weniger flexibel im Hinblick auf den Einsatz des Laserbonders bei verschiedenen Materialien und Applikationen, bei denen das Laserbondwerkzeug unterschiedlichen Verunreinigungsrisiken ausgesetzt ist.
  • In einer aus derzeitiger Sicht zweckmäßigen Ausführung der Erfindung umfasst die Reinigungsbürsteneinheit der Reinigungsstation eine Reinigungsbürsten-Zentriereinrichtung mit einer Zentrierhülse oder einem Zentrierkörper, die/der eine mit der Längsachse der Reinigungsbürste konzentrische und an deren Umfang angepasste Öffnung aufweist, die/der längs der Längsachse der Reinigungsbürste vertikal derart verschieblich ist, dass durch das Verschieben ein Zentrieren bzw. eine Gerade-Stellung der Reinigungsbürste bewirkt wird. Die bisher eingesetzten Reinigungsbürsten unterliegen nämlich beim Reinigungsvorgang dem Risiko einer Verbiegung bzw. De-Zentrierung, so dass die Gefahr besteht, dass sie bei einem nachfolgenden Reinigungsvorgang nicht mehr konzentrisch mit dem Laserstrahlkanal des Laserbondwerkzeugs sind und diesen gar nicht oder nicht hinreichend exakt treffen könnten.
  • In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, die dem Umstand Rechnung trägt, dass der Querschnitt des Laserstrahlkanals normalerweise nicht kreisförmig, sondern vieleckig, insbesondere quadratisch ist, hat die Reinigungs-Steuereinheit eine zusätzliche Funktion: Sie ist dazu ausgebildet, das Laserbondwerkzeug in seiner Reinigungs-Position längs einer vorgegebenen Bewegungsbahn um die rotierende Reinigungsbürste herum derart zu bewegen, dass die Bürste mit sämtlichen Innenflächen des Laserstrahlkanals in Kontakt kommt. Die Reinigungs-Steuereinheit steuert also den Antrieb des Laserbondwerkzeugs so, dass aufeinander folgend alle Innenflächen des Laserstrahlkanals geputzt werden.
  • In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, die bei der derzeitigen Ausführung von Laserbondwerkzeugen mit direkt zugeordneter Zuführung eines Bondmaterial-Bändchens praktisch eine notwendige Ausführung darstellt, sind spezielle Mittel zur Handhabung jenes Bondmaterial-Bändchens vorgesehen:
    • Hier ist der Grundkörper nahe einer, insbesondere gefederten, Biegekante angeordnet und die Reinigungs-Steuereinheit derart ausgebildet, dass das Laserbondwerkzeug vor seiner Zuführung in die Reinigungsposition derart über die Abstreifkante bewegt wird, dass ein von seiner Stirnfläche hervorstehendes Bondmaterial-Bändchen zur Ebene der Stirnfläche hin umgebogen wird und die Öffnung des Laserstrahlkanals frei zugänglich ist. Hierbei ist die Reinigungs-Steuereinheit weiter derart ausgebildet, dass sie das Laserbondwerkzeug vor der Zurückführung in seine Arbeitsposition nochmals derart über die Abstreifkante bewegt, dass das Bondmaterial-Bändchen wieder in seine Ursprungsposition vor dem Reinigungsvorgang zurückgebogen wird.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Laserbondvorrichtung ist die Reinigungs-Steuereinheit mit einem xyz-Antrieb des Laserbondwerkzeugs derart verbunden, dass die Bewegungen des Bondwerkzeugs in der xy-Ebene und in z-Richtung bei den einzelnen Schritten in die Reinigungsposition und zurück in die Arbeitsposition durch den xyz-Antrieb der Bondvorrichtung bewirkt werden. Dies wird in der Praxis die gängige Ausführung sein, obgleich grundsätzlich auch das Vorsehen eines separaten Antriebs zur Positionierung des Laserbondwerkzeugs speziell im Rahmen seiner maschinellen bzw. automatischen Reinigung denkbar ist.
  • In der praktischen Implementierung der Laserbondvorrichtung wird auch die Reinigungs-Steuereinheit, die hier als wesentliches Element der Reinigungsstation beschrieben wird, als Komponente (insbesondere softwareseitig) innerhalb der Antriebssteuereinheit der Laserbondvorrichtung implementiert sein. Insofern die Reinigungsstation eine zusätzliche Komponente der Laserbondvorrichtung darstellt und die Reinigungsschritte zusätzliche Arbeitsschritte, neben den eigentlichen Bondvorgängen, darstellen, handelt es sich jedoch dabei um eine relativ eigenständige Steuerungskomponente.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert in analoger Weise die obengenannten Grundgedanken und Ausführungsformen der vorgeschlagenen Reinigungsstation, so dass von einer Wiederholung unter Verfahrensaspekten Abstand genommen wird.
  • Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Diese zeigen Ausführungsformen der Erfindung, bei der weitgehend sämtliche obengenannten Aspekte realisiert sind. Es versteht sich, dass nach Obigem auch Vorrichtungen, bei denen ein Teil der nachstehend erläuterten Merkmale nicht vorhanden ist, als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen werden.
    • 1 zeigt eine skizzenartig eine Laserbondvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Reinigungsstation in verschiedenen Phasen eines Reinigungsprozesses und
    • 2 zeigt skizzenartig die Funktion einer Reinigungsbürsten-Zentriereinheit in einer Ausgestaltung der Laserbondvorrichtung nach 1.
  • 1 ist eine schematische Darstellung, in der Elemente einer Längsschnittdarstellung, eines Blockdiagramms und eines Ablaufdiagramms miteinander verbunden sind. Sie zeigt die erfindungswesentlichen Teile einer Bondvorrichtung 1 mit einer Reinigungsstation 2 für ein Laserbondwerkzeug 3 bzw. die wesentlichen Schritte eines Reinigungsverfahrens für das Laserbondwerkzeug.
  • Schematisch dargestellt ist auch eine Halterung 4 des Laserbondwerkzeugs 3, welche einen xyz-Antrieb 5 aufweist. Innerhalb des Laserbondwerkzeugs 3 ist ein in diesem mittig verlaufender und nach unten offener Laserstrahlkanal 3a vorhanden. An der Werkzeughalterung 4 ist ein Verunreinigungs-Detektor 6 angebracht, der beispielsweise als auf die untere Stirnfläche des Laserbondwerkzeugs 3 gerichtete Kamera ausgeführt sein kann. Eine Reinigungs-Steuereinrichtung 7 ist als Funktionsblock dargestellt.
  • Der Reinigungsstation benachbart ist ein Arbeitstisch 8 vorgesehen, der eine Kante 8a hat, die im Weiteren als Bügelkante bezeichnet wird. Deren Funktion wird weiter unten beschrieben. Die Reinigungsstation 2 umfasst im Übrigen einen trichterförmigen Grundkörper 9, in dessen Boden eine Öffnung 9a vorgesehen ist, die mit einem Verunreinigungs-Ableitungsrohr 10 mit einer Absaugpumpe 11 verbunden ist und über die im Reinigungsprozess vom Laserbondwerkzeug 3 entfernte Verunreinigungen aus dem Grundkörper 9 der Reinigungsstation entfernt werden.
  • Des Weiteren ist im oder nahe dem untersten Punkt des Grundkörpers 9 eine Reinigungsbürsteneinheit 12 angebracht, die eine im Wesentlichen zylindrische Reinigungsbürste 12a aus einem zur Entfernung von metallischen Verunreinigungen vom Laserbondwerkzeug 3 geeigneten Material besteht und einen zu diesem Zweck geeigneten Aufbau hat. Die Reinigungsbürste 12a ist über eine Antriebswelle 12b mit einem Elektromotor 13 verbunden.
  • 1 zeigt die Werkzeughalterung 4 mit dem Laserbondwerkzeug 3 und dem Verunreinigungs-Detektor 6 schematisch in fünf Phasen vor einem Reinigungsvorgang, während des Reinigungsvorganges und nach Abschluss desselben, wobei unter Steuerung durch die Reinigungs-Steuerungseinrichtung 7 die nachfolgenden Schritte ausgeführt wird. Abschließende Schritte des Zurückbiegens des Bondmaterial-Bändchens in seine für weitere Bondvorgänge benötigte Ausgangsposition und des Zurückführens der Werkzeughalterung 4 mit dem Laserbondwerkzeug 3 sind in der Figur der besseren Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
  • In der ersten Phase ist die Werkzeughalterung 4 mit dem Laserbondwerkzeug 3 in einer Position über dem Arbeitstisch 8 gezeigt. Dass sich am Ende (der unteren Stirnfläche) des Laserbondwerkzeugs bzw. im Laserstrahlkanal Verunreinigungen angelagert haben, wird durch den Verunreinigungs-Detektor 6 erfasst, der daraufhin ein Erfassungssignal an die Reinigungs-Steuereinrichtung 7 ausgibt. Diese gibt nach geeigneter Verarbeitung dieses Signals ein Steuersignal an den Antrieb 5 der Werkzeughalterung 4 aus, woraufhin diese in einem Schritt S1 in eine Position bewegt wird, in der das Laserbondwerkzeug 3 nahe der Kante 8a des Arbeitstisches 8 platziert ist.
  • In einem Schritt S2 wird das Laserbondwerkzeug so weit um einen Höhenbetrag z1 abgesenkt, dass seine untere Stirnfläche sich nahe der Oberfläche des Arbeitstisches 8 an dessen Kante 8a befindet, und durch die Reinigungs-Steuereinheit wird eine geringfügige seitliche Verschiebung x1 bewirkt. Hierdurch wird erreicht, dass ein über die untere Stirnfläche des Laserbondwerkzeugs hervorstehendes Ende 3b eines am Laserbondwerkzeug geführten Bondmaterial-Bändchens über der Kante 8a zur Ebene, in der die Stirnfläche des Laserbondwerkzeug liegt, hin umgebogen wird und hierdurch die untere Öffnung des Laserstrahlkanals 3a ohne Störung durch das Bändchen für den nachfolgenden Reinigungsvorgang zugänglich wird.
  • Als nächstes steuert die Reinigungs-Steuereinrichtung 7 in einem Schritt S3 eine seitliche Bewegung der Werkzeughalterung 4 mit dem Laserbondwerkzeug 3 über die Mittenachse des Grundkörpers 9 der Reinigungsstation 2, derart, dass die Mittenachse des Laserstrahlkanals 3a mit der Mittenachse der Reinigungsbürste 12 ausgerichtet ist. Zugleich schaltet die Reinigungs-Steuereinheit 7 sowohl den Antriebsmotor 13 der Reinigungsbürste 12a als auch die Absaugpumpe 11 der Reinigungsstation ein.
  • Anschließend wird in einem Schritt S4 mittels des xyz-Antriebes 5 das Laserbondwerkzeug 3 um einen vertikalen Verschiebungsbetrag z2 so weit abgesenkt, dass die bereits rotierende Reinigungsbürste 12a langsam in den Laserstrahlkanal 3a eindringt und diesen von den anhaftenden Verunreinigungen säubert.
  • Dies geschieht bei einem Laserbondwerkzeug mit im Querschnitt quadratischem Laserstrahlkanal mittels einer Reinigungsbürste, deren Querschnitt wesentlich kleiner als derjenige des Laserstrahlkanals ist und die sukzessive an dessen Innenflächen entlang geführt wird. Hierzu wird nicht die Reinigungsbürste bewegt, sondern die Reinigungs-Steuereinheit steuert den xyz-Antrieb 5 derart, dass das Laserbondwerkzeug längs einer vorbestimmten Bewegungsbahn, die im Prinzip der Innenkontur des Laserstrahlkanals entspricht, um die in einer festen Position rotierende Reinigungsbürste 12a herum geführt wird.
  • Der Erfolg des Reinigungsvorgangs kann wiederum durch den Verunreinigungs-Detektor 6 überwacht und an die Reinigungs-Steuereinheit 7 gemeldet werden. In der Praxis kann aber auch einfach vorausgesetzt werden, dass nach Durchlaufen der Bewegungsbahn des Laserbondwerkzeugs um die rotierende Reinigungsbürste herum eine erfolgreiche Reinigung erreicht wurde, so dass der nachfolgende Schritt einfach nach Durchlaufen der Bewegungsbahn eingeleitet wird.
  • Nach erfolgreicher Entfernung der Verunreinigungen steuert die Reinigungs-Steuereinheit 7 in einem Schritt S6 den Antrieb 5 derart an, dass das Laserbondwerkzeug 3 um den vertikalen Verschiebungsbetrag z2 wieder nach oben geführt wird, wobei die Reinigungsbürste 12a aus dem Laserstrahlkanal 3a wieder herausgleitet. Danach schaltet die Reinigungs-Steuereinheit 3 den Antriebsmotor 13 der Reinigungsbürste 12a und die Absaugpumpe 11 wieder aus. Der Reinigungsprozess ist abgeschlossen.
  • Nach dem Abschluss des Reinigungsprozesses muss zunächst das für den Reinigungsvorgang umgebogene Bondmaterial-Bändchen wieder in seine ursprüngliche Position ausgerichtet werden. Dies wird dadurch ausgeführt, dass das Laserbondwerkzeug durch den Antrieb der Laserbondvorrichtung, aufgrund eines entsprechenden Steuervorganges durch die Reinigungs-Steuereinrichtung 7, in die nach Schritt S1 eingenommene Position zurückgeführt, um 180° gedreht und anschließend in ähnlicher Weise über die Biegekante 8a geführt wird wie im oben beschriebenen Schritt S2. Danach wird das Laserbondwerkzeug in eine für einen nächsten Bondvorgang vorgesehene Arbeitsposition geführt.
  • 2 zeigt schematisch den aus derzeitiger Sicht vorzugsweise auszuführenden Vorgang eines Zentrierens bzw. Gerade-Stellens der Reinigungsbürste 12a der in 1 gezeigten Reinigungsstation 2 vor Beginn des Reinigungsvorganges des Laserbondwerkzeugs 3.
  • In der noch angehobenen Position des Laserbondwerkzeugs 3 wird über die nicht - zentrierte bzw. verbogene Reinigungsbürste 12a' von unten (also vom Boden des Grundkörpers der Reinigungsstation 2 her) ein Zentrierkörper 14 mit einer an den Querschnitt der Reinigungsbürste angepassten und mit der Längsachse der Reinigungsbürste konzentrischen Öffnung 14a vertikal über die Reinigungsbürste geschoben. Dadurch wird diese zentriert bzw. gerade gestellt.
  • Anschließend wird - im noch angehobenen Zustand des Zentrierkörpers 14 das Laserbondwerkzeug 3 auf die Spitze der zentrierten Reinigungsbürste 12a so weit abgesenkt, dass deren Spitze in den Laserstrahlkanal 3a eindringt. Hierdurch ist die Reinigungsbürste nunmehr auch im Laserbondwerkzeug selbst geführt. Anschließend wird der Zentrierkörper 14 wieder in seine Ausgangsstellung abgesenkt, und danach kann auch das Laserbondwerkzeug 3 weiter abgesenkt werden (vgl. Schritt S4 in 4), und der Reinigungsvorgang kann beginnen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Laserbondvorrichtung
    2
    Reinigungsstation
    3
    Laserbondwerkzeug
    3a
    Laserstrahlkanal
    3b
    Bondmaterial-Bändchen
    4
    Werkzeughalterung
    6
    Verunreinigungs-Detektor
    7
    Reinigungs-Steuereinrichtung
    8
    Arbeitstisch
    8a
    Kante
    9
    Grundkörper
    9a
    Öffnung
    10
    Verunreinigungs-Ableitungsrohr
    11
    Absaugpumpe
    12
    Reinigungsbürsteneinheit
    12a
    Reinigungsbürste
    12b
    Antriebswelle
    13
    Elektromotor
    14
    Zentrierkörper
    14a
    Öffnung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017217671 A1 [0005]
    • DE 102018209133 A1 [0005]

Claims (16)

  1. Reinigungsstation zur maschinellen Reinigung eines Laserbondwerkzeugs, das einen zu einer unteren Stirnfläche hin offenen Laserstrahlkanal hat, wobei die Reinigungsstation aufweist: - einen im Wesentlichen becherförmigen Grundkörper mit einem Boden, - eine im Boden des Grundkörpers gehalterte Reinigungsbürsteneinheit, die eine nach oben aus dem Boden hervorstehende langgestreckte angetriebene Reinigungsbürste mit an den Querschnitt des Laserstrahlkanals angepasstem kreisförmigem oder polygonalem Querschnitt aufweist, - einen über eine Antriebswelle die Reinigungsbürste antreibenden Antriebsmotor und - eine Reinigungs-Steuereinrichtung, die zur Positionierung des Laserbondwerkzeugs in seinem betriebsüblichen Montagezustand über die Reinigungsbürsteneinheit derart, dass die Mittenachsen des Laserstrahlkanals und der Reinigungsbürste zusammenfallen, und zum Absenken des Laserbondwerkzeugs auf die rotierende Reinigungsbürste in eine Reinigungsposition und Belassen des Laserbondwerkzeugs in der Reinigungsposition mit in den Laserstrahlkanal eingedrungener rotierender Reinigungsbürste für eine vorbestimmte Zeitdauer sowie zum Wiederanheben des Laserbondwerkzeugs aus der Reinigungsposition und zum Zurückführen in eine Arbeitsposition ausgebildet ist.
  2. Reinigungsstation nach Anspruch 1, wobei am Boden des becherförmigen Grundkörpers eine Öffnung zum Abführen von dem Laserbondwerkzeug entfernten Verunreinigungen vorgesehen ist, an die insbesondere ein Verunreinigungs-Ableitungsrohr mit einer Absaugeinrichtung zum Absaugen der Verunreinigungen angeschlossen ist und wobei der Boden des Grundkörpers insbesondere als Trichter ausgeführt ist, der in die Öffnung zum Abführen der Verunreinigungen mündet.
  3. Reinigungsstation nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reinigungsbürsteneinheit eine Reinigungsbürsten-Zentriereinrichtung mit einer Zentrierhülse oder einem Zentrierkörper umfasst, die/der eine mit der Längsachse der Reinigungsbürste konzentrische und an deren Umfang angepasste Öffnung aufweist, die/der längs der Längsachse der Reinigungsbürste vertikal derart verschieblich ist, dass durch das Verschieben ein Zentrieren bzw. eine Gerade-Stellung der Reinigungsbürste bewirkt wird.
  4. Reinigungsstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reinigungs-Steuereinheit zum Einschalten des Antriebsmotors und wahlweise der Absaugeinrichtung zu Beginn eines Reinigungsvorganges und zum Ausschalten des Antriebsmotors und der Absaugeinrichtung nach Beendigung desselben ausgebildet ist.
  5. Reinigungsstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reinigungs-Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Laserbondwerkzeug in seiner Reinigungs-Position längs einer vorgegebenen Bewegungsbahn um die rotierende Reinigungsbürste herum derart zu bewegen, dass die Bürste mit sämtlichen Innenflächen des Laserstrahlkanals in Kontakt kommt.
  6. Reinigungsstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper nahe einer, insbesondere gefederten, Biegekante angeordnet ist und die Reinigungs-Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass das Laserbondwerkzeug vor seiner Zuführung in die Reinigungsposition derart über die Abstreifkante bewegt wird, dass ein von seiner Stirnfläche hervorstehendes Bondmaterial-Bändchen zur Ebene der Stirnfläche hin umgebogen wird und die Öffnung des Laserstrahlkanals frei zugänglich ist, und wobei die Reinigungs-Steuereinheit weiter derart ausgebildet ist, dass sie das Laserbondwerkzeug vor der Zurückführung in seine Arbeitsposition nochmals derart über die Abstreifkante bewegt, dass das Bondmaterial-Bändchen wieder in seine Ursprungsposition vor dem Reinigungsvorgang zurückgebogen wird.
  7. Reinigungsstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reinigungs-Steuereinheit eingangsseitig mit einem Verunreinigungs-Detektor, der zur Erfassung des Verunreinigungs-Grades des Laserbondwerkzeuges ausgebildet ist, verbunden und derart ausgebildet ist, dass bei Erfassung eines über einem Schwellenwert liegenden Verunreinigungsgrades ein selbsttätiger Reinigungsvorgang eingeleitet wird.
  8. Reinigungsstation nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Reinigungs-Steuereinheit eingangsseitig mit einem Bondzahl-Zähler zur Erfassung von ausgeführten Bondvorgängen oder einem Betriebszeit-Timer zur Erfassung einer Betriebszeit des Laserbondwerkzeugs nach einem Reinigungsvorgang verbunden und derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen einer vorbestimmten Betriebszeit selbsttätig ein Reinigungsvorgang eingeleitet wird.
  9. Laserbondvorrichtung, die mindestens ein Laserbondwerkzeug, das einen zu einer unteren Stirnfläche hin offenen Laserstrahlkanal hat, aufweist, mit einer Reinigungsstation nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  10. Laserbondvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Reinigungs-Steuereinheit mit einem xyz-Antrieb des Laserbondwerkzeugs derart verbunden ist, dass die Bewegungen des Bondwerkzeugs in der xy-Ebene und in z-Richtung bei den einzelnen Schritten seiner Positionierung in die Reinigungsposition und zurück in die Arbeitsposition sowie die wahlweise Bewegung der Innenflächen des Laserstrahlkanals des Laserbondwerkzeugs entlang der eingeführten Reinigungsbürste durch den xyz-Antrieb der Laserbondvorrichtung bewirkt werden.
  11. Verfahren zur maschinellen Reinigung eines Laserbondwerkzeugs, das einen zu einer unteren Stirnfläche hin offenen Laserstrahlkanal hat, mit einer Reinigungsstation nach einem der Ansprüche 1-8, mit den Schritten: - Positionieren des Laserbondwerkzeugs über die Reinigungsbürste der Reinigungsstation derart, dass die Mittenachsen des Laserstrahlkanals und der Reinigungsbürste zusammenfallen, - Absenken des Laserbondwerkzeugs auf die rotierende Reinigungsbürste in eine Reinigungsposition und Belassen des Laserbondwerkzeugs in der Reinigungsposition, mit in den Laserstrahlkanal eingedrungener Reinigungsbürste, für eine vorbestimmte Zeitdauer, - Wiederanheben des Laserbondwerkzeugs aus der Reinigungsposition und Zurückführen in eine Arbeitsposition.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei vor dem Schritt des Absenkens des Laserbondwerkzeugs auf die rotierende Reinigungsbürste ein Schritt des Zentrierens bzw. Gerade-Richtens der Reinigungsbürste ausgeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei nach dem Schritt des Absenkens des Laserbondwerkzeugs in die Reinigungsposition bei Einschalten des Antriebsmotors der Reinigungsbürste und wahlweise einer Absaugeinrichtung zum Absaugen von Verunreinigungen aus dem Grundkörper der Reinigungsstation und nach dem Wiederanheben ein Ausschalten des Antriebsmotors und wahlweise der Absaugeinrichtung ausgeführt werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei in der Reinigungsposition das Laserbondwerkzeug auf einer vorbestimmten Bewegungsbahn derart um die eingedrungene Reinigungsbürste bewegt wird, dass diese mit allen Innenflächen des Laserstrahlkanals in Kontakt kommt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei vor dem Positionieren des Laserbondwerkzeugs über die Reinigungsbürste ein über die Stirnfläche des Laserbondwerkzeugs hervorstehendes Bondmaterial-Bändchen durch Führen des Laserbondwerkzeugs über eine, insbesondere gefederte Biegekante derart zur Ebene der Stirnfläche hin umgebogen wird und die Öffnung des Laserstrahlkanals frei zugänglich ist, und dass nach Abschluss des Reinigungsvorgangs das Bondmaterial-Bändchen durch entgegen gerichtete nochmalige Führung über die Biegekante wieder in seine Ausgangsposition vor dem Reinigungsvorgang zurückgebogen wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Verfahrensschritte im Ansprechen auf eine Erfassung eines über einem Schwellenwert liegenden Verunreinigungsgrades des Laserbondwerkzeuges oder bei Überschreitung einer vorbestimmten Betriebszeit des Laserbondwerkzeugs nach einem Reinigungsvorgang automatisch ausgeführt werden.
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DE102017217671A1 (de) 2017-10-05 2019-04-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Laserbondverbindung und Vorrichtung zur Ausführung eines solchen Verfahrens
DE102018209133A1 (de) 2018-06-08 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Laserbondverbindung sowie Vorrichtung zur Ausbildung einer Laserbondverbindung

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