DE102022209769A1

DE102022209769A1 - Computerimplementiertes verfahren zur aktualisierung von software in einer vorrichtung zur mitigation von softwaremanipulation

Info

Publication number: DE102022209769A1
Application number: DE102022209769.6A
Authority: DE
Inventors: Emilia Schwindt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-09-16
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden sowie eine Ultraschall-Drahtbondvorrichtung und ein Ultraschall-Drahtbondverfahren. Die Vorrichtung zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden ist ausgestattet mit einer Bondwerkzeugeinrichtung (10) mit einem Bondkopf (10a), einer Bonddrahtzuführungseinrichtung (9) zum Zuführen eines isolierten Bonddrahtes (11) derart, dass ein Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) unter den Bondkopf (10a) zuführbar ist, einer Abisoliereinrichtung (20), welche eine Schleifoberfläche (20a) aufweist. Die Bondwerkzeugeinrichtung (10) ist mit dem unter den Bondkopf (10a) zugeführten Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) in Kontakt mit der Schleifoberfläche (20a) bringbar, und der unter den Bondkopf (10a) zugeführte Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) und die Schleifoberfläche (20a) sind zum zumindest bereichsweisen Abisolieren des Endabschnitts (11a) zueinander in eine Relativbewegung versetzbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden sowie eine Ultraschall-Drahtbondvorrichtung und ein Ultraschall-Drahtbondverfahren.
Stand der Technik
Das Ultraschall(US)-Bonden ist ein Kaltpressschweißverfahren, bei dem durch Druck und Ultraschallschwingungen gleich- oder verschiedenartige Werkstoffe ohne das Entstehen einer flüssigen Phase miteinander verbunden werden. Durch Reibung zwischen den Verbindungspartnern und unterstützt durch deren plastische Verformung werden Oxidschichten zerstört und deren Überreste zusammen mit anderen Fremdschichten an die Peripherie der Schweißzone gedrängt bzw. in das weichere Material eingedrückt und gleichzeitig Unebenheiten sowie Oberflächenkontaminationen beseitigt.
Die Verbindung beruht auf der Wirkung atomarer Kräfte, wobei Diffusion eine untergeordnete Rolle spielt. Als Kontaktierwerkzeug wird ein Bondkeil, der meist aus Wolframkarbid, aber auch aus Titankarbid besteht, benutzt. Im Unterschied zum TS-Kugel/Keil-Bonden ist durch diese Werkzeugform die Drahtbrücke nur in einer bestimmten Richtung, in Transducer-Längsrichtung, ziehbar, so dass der Bauteilhalter oder, vor allem bei automatischen Bondern, vorzugsweise der Bondkopf vor Ausführung der Drahtbrücke in ggf. andere Drahtziehrichtungen gedreht werden muss, was maßgeblich die Verfahrensproduktivität beeinflusst.
Für die Drahtkontaktierung durch US-Bonden wird in der Regel Draht auf Aluminuim(Al)-Basis eingesetzt. Während im Durchmesserbereich über 100 µm meist Reinaluminium (als Draht oder auch als Bändchen) Verwendung findet, werden dünnere Drähte (üblich 25 µm - 100 µm Drahtdurchmesser) aus legiertem Material hergestellt, um es ziehfähig und am Bonder verarbeitbar zu machen. Unter den möglichen Legierungen findet auch AlSi für das US-Drahtbonden breite Verwendung.
Da das Verfahren im Gegensatz zum TS-Bonden bei Raumtemperatur, also ohne Substratheizung, problemlos arbeitet, können temperaturempfindliche oder schwierig zu erwärmende (z. B. besonders große) Bauelemente günstig kontaktiert werden. So findet das US-Drahtbonden in der Aufbau und Verbindungstechnik vorwiegend bei der Produktion von Hybridschaltkreisen sowie in der COBTechnik, bei Leiterplatten mit niedrigem Tg, Verwendung und wird teilweise in der Optoelektronik eingesetzt. Der Einsatz bei der Montage von Schaltkreisen in Keramikgehäusen ist der Tatsache geschuldet, dass das chipseitige monometallische Al/Al-Kontaktsystem die höheren Gehäuseverschlusstemperaturen (Glaslot) zuverlässiger übersteht. Die hohe Zuverlässigkeit des monometallischen Al/Al- Kontaktes ist auch der ausschlaggebende Grund für den Einsatz dieser Kontaktiertechnologie („Al-Dickdrahtbonden“) bei Bauelementen oder Systemen in der Leistungselektronik.
Aus der DE 11 2018 000 674 T5 sind eine Ultraschall-Bondvorrichtung und ein Herstellungsverfahren für einen ultrschall-gebondeten Bereich bekannt.
Die US 2019/0372294 A1 offenbart ein Drahtbondwerkzeug zum Bonden eines Mikrokoaxialdrahts an eine Bondoberfläche, wobei das Drahtbondwerkzeug Folgendes umfasst: einen Mechanismus zum Anlegen elektrischer Energie, der dazu konfiguriert ist, elektrische Energie anzulegen, um einen Teil einer elektrisch leitfähigen Abschirmschicht des Mikrokoaxialdrahts zu entfernen, um einen Teil einer Isolierschicht des Mikrokoaxialdrahts freizulegen, einen Mechanismus zum Aufbringen thermischer Energie, der dazu konfiguriert ist, thermische Energie auf den Mikrokoaxialdraht aufzubringen, um den freigelegten Abschnitt der Isolierschicht des Mikrokoaxialdrahts zu entfernen, um einen Abschnitt eines Kerndrahts des Mikrokoaxialdrahts freizulegen und einen Bondkopf, der dazu konfiguriert ist, den freigelegten Abschnitt des Kerndrahts des Mikrokoaxialdrahts an die Bondoberfläche zu bonden.
Isolierte Drähte werden heutzutage i.a. nicht US-gebondet/-geschweißt, da die organische Isolierschicht (z.B. Lack), den Fügeprozess stört. Es findet entweder keine Verbindungsbildung an der Fügestelle statt, die metallischen Fügepartner werden durch die Isolierschicht getrennt, oder Partikel von der Isolierschicht werden in die Fügeschicht eingebaut und reduzieren somit die Festigkeit der Verbindung. Da aber nicht-isolierte Drähte nach dem Bonden/Schweißen doch aufwendig isoliert werden müssen (z.B. Vergießen mit Gel, Mold), wäre es wünschenswert, dass auch isolierte Drähte gebondet/geschweißt werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Verfahren nach Anspruch 9 sowie eine Ultraschall-Drahtbondvorrichtung nach Anspruch 13 und ein Ultraschall-Drahtbondverfahren nach Anspruch 14.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass isolierte Bonddrähte nach einem Abisolierprozess mittels Ultraschallbonden bondbar sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden und das entsprechende Verfahren sind einfach in eine übliche Bondstation mit einer Bondkammer integrierbar. So lässt sich eine effektive Taktzeit erzielen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee beruht darauf, dass die Bondwerkzeugeinrichtung mit dem unter den Bondkopf zugeführten Endabschnitt des Bonddrahtes in Kontakt mit einer Schleifoberfläche bringbar ist. Der unter den Bondkopf zugeführte Endabschnitt des Bonddrahtes und die Schleifoberfläche sind zum zumindest bereichsweisen Abisolieren des Endabschnitts zueinander in eine Relativbewegung versetzbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Abisoliereinrichtung als plattenförmiger Tisch ausgestaltet, welcher die Schleifoberfläche aufweist. So lässt sich eine ebene, gleichmäßige Schleifoberfläche, ggfs. mit einem austauschbaren Schleifmedium, bereitstellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Schleifoberfläche in eine Drehbewegung oder eine Vibrationsbewegung versetzbar ist. Dies lässt sich beispielsweise mit einem Dreh- oder Vibrationsantrieb für einen Tisch realisieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Bondwerkzeugeinrichtung in eine Drehbewegung oder eine Vibrationsbewegung versetzbar. Dies könnte beispielsweise durch eine angepasste Steuerung des Ultraschallantriebs zum eigentlichen Bonden realisiert werden, so dass dem Ultraschallantrieb eine Doppelfunktion zukäme.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Bondwerkzeugeinrichtung zum Einstellen eines Schleifabstandes zwischen dem unter den Bondkopf zugeführten Endabschnitt des Bonddrahtes und der Schleifoberfläche höhenverstellbar. So lässt sich die Schleifoperation optimieren bzw. an den Zustand der Schleifoberfläche anpassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Höhenabstandes zwischen dem unter den Bondkopf zugeführten Endabschnitt des Bonddrahtes und der Schleifoberfläche vorgesehen. So lässt sich beispielsweise ein Aufsetzen auf die Schleifoberfläche erfassen, beispielsweise gefolgt von einer geringfügigen vorgebbaren Höhenkorrektur zum Einstellen eines optimierten Schleifabstandes, ggfs. unter Berücksichtigung der Körnung des Schleifmediums.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Sensoreinrichtung eine Federeinrichtung auf, welche beim Aufsetzen des Bondkopfes mit dem unter den Bondkopf zugeführten Endabschnitt des Bonddrahtes auf die Schleifoberfläche komprimierbar ist. So lässt sich der Auflagedruck erfassen bzw. optimieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von Schleifpartikeln vorgesehen. So lässt sich die Partikelbelastung minimieren, insbesondere wenn der Abisolierprozess in einer Bondkammer stattfindet, in der anschließend auch der Bondprozess durchgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1a) - f) schematische Darstellungen aufeinanderfolgender der Stadien einer Vorrichtung und eines Verfahren zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung einer Ultraschall-Drahtbondvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
1a) - f) zeigen schematische Darstellungen aufeinanderfolgender der Stadien einer Vorrichtung und eines Verfahren zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1a) bezeichnet Bezugszeichen 10 eine Bondwerkzeugeinrichtung 10 mit einem Bondkopf 10a. Eine (vereinfacht dargestellte) Bonddrahtzuführungseinrichtung 9 dient zum Zuführen eines z.B. mit einem Kunststofflack isolierten Bonddrahtes 11 derart, dass ein Endabschnitt 11a des Bonddrahtes 11 unter den Bondkopf 10a zuführbar ist.
Gemäß 1b) wird die Bondwerkzeugeinrichtung 10 mit dem darunter angeordneten Endabschnitt 11a des Bonddrahtes 11 zu einer Abisoliereinrichtung 20 verfahren, welche eine Schleifoberfläche 20a aufweist. Die Abisolierenrichtung 20 ist im vorliegenden Beispiel ein Drehtisch mit einer rauen Schleifoberfläche 20a, welche z.B. durch ein Schleifpapier gebildet ist.
Durch Absenken der Bondwerkzeugeinrichtung 10 kann die Bondwerkzeugeinrichtung 10 mit dem unter den Bondkopf 10a zugeführten Endabschnitt 11a des Bonddrahtes 11 in Kontakt mit der Schleifoberfläche 20a gebracht werden.
Durch eine Sensoreinrichtung 8 kann ein Höhenabstand zwischen dem unter den Bondkopf 10 zugeführten Endabschnitt 11a des Bonddrahtes 11 und der Schleifoberfläche 20a erfasst werden, insbesondere ein Aufsetzen des Endabschnitts 11a auf der Schleifoberfläche 20a.
Dazu weist die Sensoreinrichtung 8 eine Federeinrichtung 8a auf, welche beim Aufsetzen des Bondkopfes 10a mit dem unter den Bondkopf 10 zugeführten Endabschnitt 11a des Bonddrahtes 11 auf die Schleifoberfläche 20a komprimierbar ist.
Gemäß 1c) fährt die Bondwerkzeugeinrichtung 10 nach dem Aufsetzen etwas nach oben, um einen optimierten vorgebbaren Schleifabstand (Spalt) einzustellen, welcher beispielsweise abhängig von der Körnung des Schleifpapiers und von der Dicke der Isolation wählbar ist. Dieser Spalt ermöglicht ein Rotieren des Drehtisches, sorgt aber dafür das ein Schleifen stattfindet.
Das Schleifen zum zumindest bereichsweisen (z.B. an der Unterseite) Abisolieren des der unter den Bondkopf 10a zugeführte Endabschnitt 11a des Bonddrahtes 11 auf der Schleifoberfläche 20a wird dadurch erreicht, dass der Drehtisch in eine Rotationsbewegung versetzt wird, wozu ein (nicht dargestellter) Antrieb dient, wie in 1d) dargestellt.
Im Bereich des Drehtisches ist eine Absaugvorrichtung 30 vorgesehen, welche beim Schleifen erzeugte Schleifpartikel entfernt.
Gemäß 1e), f) verfährt die Bondwerkzeugeinrichtung 10 mit dem Bonddraht 11, welcher einen abisolierten Endabschnitt 11a' aufweist, nach dem Abisolieren zu einer Bondfläche 50, beispielsweise einer geeignet gehalterten Leiterplatte (PCB).
Dort findet gemäß 1f) das Ultraschallbonden mit der Bondwerkzeugeinrichtung 10 in bekannter Weise statt.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ultraschall-Drahtbondvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Ultraschall-Drahtbondvorrichtung ist ausgestattet mit einer Bondarbeitskammer 100, in der eine Abisolierstation 1a und eine Bondstation 1b vorgesehen sind, deren Aufbau oben mit Bezug auf 1a) - f) erläutert wurde.
In einem ersten Schritt S1 führt die Bondwerkzeugeinrichtung 10 den z.B. mit einem Kunststofflack isolierten Bonddrahtes 11 derart der Abisolierstation 1a zu, dass der Endabschnitt 11a des Bonddrahtes 11 unter dem Bondkopf 10a angeordnet ist. Anschließend findet dort der beschriebene Abisolierprozess statt.
In einem zweiten Schritt S2 wird die Bondwerkzeugeinrichtung 10 angehoben und in Schritte S3 zur Bondstation 1b mit dem Bondbereich 50 verfahren.
In Schritt S4 wird die Bondwerkzeugeinrichtung 10 abgesenkt, wonach der unter den Bondkopf 10a zugeführte abisolierte Endabschnitt 11a' des Bonddrahtes 11 mittels der Bondwerkzeugeinrichtung 10 in der Bondarbeitskammer 100 durch Ultraschallbonden auf die Bondfläche 50 gebondet wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Insbesondere sind die gewählten Materialien und Geometrien nur beispielhaft und nicht einschränkend gewählt.
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 112018000674 T5 [0006]
US 20190372294 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden mit: einer Bondwerkzeugeinrichtung (10) mit einem Bondkopf (10a); einer Bonddrahtzuführungseinrichtung (9) zum Zuführen eines isolierten Bonddrahtes (11) derart, dass ein Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) unter den Bondkopf (10a) zuführbar ist; einer Abisoliereinrichtung (20), welche eine Schleifoberfläche (20a) aufweist; wobei die Bondwerkzeugeinrichtung (10) mit dem unter den Bondkopf (10a) zugeführten Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) in Kontakt mit der Schleifoberfläche (20a) bringbar ist; und wobei der unter den Bondkopf (10a) zugeführte Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) und die Schleifoberfläche (20a) zum zumindest bereichsweisen Abisolieren des Endabschnitts (11a) zueinander in eine Relativbewegung versetzbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abisoliereinrichtung (20) als plattenförmiger Tisch ausgestaltet ist, welcher die Schleifoberfläche (20a) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleifoberfläche (20a) in eine Drehbewegung oder eine Vibrationsbewegung versetzbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bondwerkzeugeinrichtung (10) in eine Drehbewegung oder eine Vibrationsbewegung versetzbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bondwerkzeugeinrichtung (10) zum Einstellen eines Schleifabstandes zwischen dem unter den Bondkopf (10a) zugeführten Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) und der Schleifoberfläche (20a) höhenverstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Sensoreinrichtung (8) zum Erfassen eines Höhenabstandes zwischen dem unter den Bondkopf (10a) zugeführten Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) und der Schleifoberfläche (20a) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Sensoreinrichtung (8) eine Federeinrichtung (8a) aufweist, welche beim Aufsetzen des Bondkopfes (10a) mit dem unter den Bondkopf (10a) zugeführten Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) auf die Schleifoberfläche (20a) komprimierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Absaugeinrichtung (80) zum Absaugen von Schleifpartikeln vorgesehen ist.
Verfahren zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden mit den Schritten: Bereitstellen einer Bondwerkzeugeinrichtung (10) mit einem Bondkopf (10a); Zuführen eines isolierten Bonddrahtes (11) mittels der Bonddrahtzuführungseinrichtung (9) derart, dass ein Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) unter den Bondkopf (10a) liegt; Bereitstellen einer Abisoliereinrichtung (20), welche eine Schleifoberfläche (20a) aufweist; in Kontakt bringen des unter den Bondkopf (10a) zugeführten Endabschnittes (11a) des Bonddrahtes (11) mit der Schleifoberfläche (20a); und Versetzen der Bondwerkzeugeinrichtung (10) und der Schleifoberfläche (20a) in eine Relativbewegung zueinander zum zumindest bereichsweisen Abisolieren des Endabschnitts (11a).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Schleifoberfläche (20a) in eine Drehbewegung oder eine Vibrationsbewegung versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Bondwerkzeugeinrichtung (10) in eine Drehbewegung oder eine Vibrationsbewegung versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei ein Höhenabstandes zwischen dem unter den Bondkopf (10a) zugeführten Endabschnitt (11a) des Bonddrahtes (11) und der Schleifoberfläche (20a) erfasst wird.
Ultraschall-Drahtbondvorrichtung mit einer Bondarbeitskammer (100), wobei der Endabschnitt (11a) in der Bondarbeitskammer (100) mit der Vorrichtung zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 abisolierbar ist und wobei der unter den Bondkopf (10a) zugeführte abisolierte Endabschnitt (11a') des Bonddrahtes (11) mittels der Bondwerkzeugeinrichtung (10) in der Bondarbeitskammer (100) auf eine Bondfläche (50) bondbar ist.
Ultraschall-Drahtbondverfahren mit den Schritten: Bereitstellen einer Bondarbeitskammer (100); Abisolieren des Endabschnitts (11a) in der Bondarbeitskammer (100) mit der Vorrichtung zum Abisolieren von Bonddrähten zum Ultraschallbonden gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8; und Bonden des unter den Bondkopf (10a) zugeführten abisolierten Endabschnitt (11a') des Bonddrahtes (11) mittels der Bondwerkzeugeinrichtung (10) in der Bondarbeitskammer (100) auf eine Bondfläche (50).