DE4207197A1

DE4207197A1 - Vorrichtung zum oertlichen beschichten oder galvanisieren

Info

Publication number: DE4207197A1
Application number: DE4207197A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Morita; Minoru Fujita; Masatoshi Sunamoto; Osamu Hayashi; Susumu Hoshinouchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1992-09-10
Anticipated expiration: 2012-03-07
Also published as: GB2253413A; DE4207197C2; US5292418A; GB9204936D0; GB2253413B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum örtlichen Be schichten oder Galvanisieren, insbesondere zur Bildung von Kontakten oder Elektroden, wie z. B. Bondhügeln oder Kontakt höckern für die Verbindung von inneren Zuleitungen mit einem Halbleiterchip beim automatischen Folienbondverfahren, auf einem Bereich eines Bauelements einer elektronischen Einrich tung durch Beschichten bzw. Galvanisieren.

Fig. 7 zeigt im Querschnitt eine konventionelle örtliche Be schichtungsmethode zur Bildung eines elektrischen Anschluß kontakts, die beispielsweise in der JP-PS 60-45 278 angegeben ist.

Aus Fig. 7 geht hervor, daß ein zu beschichtendes Material 2, beispielsweise ein elektrischer Anschlußkontakt, auf einer Kathode 1 vorgesehen ist. Um das zu beschichtende Material 2 herum ist eine Maske 3 angeordnet. Eine Düse 5 zur Bildung eines Strahls 4a eines Elektrolyten ist dem zu beschichtenden Material 2 gegenüberstehend angeordnet.

Bei einem solchen konventionellen örtlichen Beschichtungs verfahren vom Strahltyp wird auf eine gewünschte zu be schichtende Stelle ein Elektrolytstrahl 4a durch Anlegen einer Spannung zwischen die Kathode 1 und eine Anode (nicht gezeigt) gespritzt. Daher kann ein örtliches Hochgeschwindig keits-Galvanisieren durchgeführt werden, ohne daß jedes zu beschichtende Material 2 maskiert werden muß.

Fig. 8 zeigt eine konventionelle lasergestützte örtliche Be schichtungsmethode, die beispielsweise in der JP-PS 59-1797 angegeben ist.

Nach Fig. 8 ist ein Galvanisierbad 4 in einen Behälter 7 aus einem Material wie etwa Quarz, das für einen Laserstrahl 6 durchlässig ist, gefüllt. Ein zu beschichtendes Material 8, das aus Glas besteht und als Kathode dient, sowie eine Anode 9 sind in das Galvanisierbad 4 so eingetaucht, daß sie einan der gegenüberstehen. Das zu beschichtende Material 8 weist auf seiner Oberfläche eine Metallschicht 10 auf. Das zu be schichtende Material 8 bzw. die Anode 9 sind an eine Strom quelle 11 bzw. einen Spannungsmodulator 12 angeschlossen.

Außerhalb des Behälters 7 sind eine Energiequelle 13, wie z. B. ein Laserstrahloszillator, ein Lasermodulator 14, eine Linse 15 und ein Rasterspiegel 16 angeordnet.

Der von der Energiequelle 13 erzeugte Laserstrahl 6 durch setzt den Lasermodulator 14 und wird dann von der Linse 15 konvergent gemacht. Nach Positionierung durch den Raster spiegel 16 geht der Laserstrahl 6 durch den Behälter 7 und erreicht dann das zu beschichtende Material 8. Der Laser strahl 6 geht ferner durch das aus Glas bestehende zu be schichtende Material 8 und wird auf die Metallschicht 10 fo kussiert. Das zu beschichtende Material 8 wird von der Strom quelle 11 mit einer negativen Polarität geladen, wodurch die elektrolytische Metallabscheidung stattfindet. Da die auf dem zu beschichtenden Material 8 gebildete Metallschicht 10 durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl 6 örtlich auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wird, wird dabei die Abscheidungs geschwindigkeit gesteigert. Ferner ist eine örtliche Feinbe schichtung im Mikrometerbereich möglich, ohne daß das zu be schichtende Material 8 abgedeckt oder maskiert zu werden braucht.

Bei dem eingangs genannten konventionellen Strahl-Beschich tungsverfahren ohne Laser wird eine partikelförmige Schicht gebildet, und in einer Zwischen- bzw. Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem zu beschichtenden Material 2 bilden sich leicht Risse aus. Bei dem vorgenannten konventionellen lasergestützten Beschichtungsverfahren ist zwar die Lage des zu beschichtenden Bereichs durch den Rasterspiegel 16 bestimmt, aber die Rasterpositioniergenauigkeit ist nicht hoch. Infolgedessen kann der Laserstrahl 6 unscharf sein, oder der Einfallswinkel des Laserstrahls 6 relativ zu der Metallschicht 10 kann veränderlich sein, wodurch die Lei stungsdichte des Laserstrahls, der die Metallschicht 10 be strahlt, oder der Laserabsorptionskoeffizient der Metall schicht 10 sich ändern. Das kann zu Änderungen der Beschich tungsgüte führen.

Nachstehend wird ein konventionelles lasergestütztes Strahl- Beschichtungsverfahren beschrieben, das zur Verbesserung des Strahl-Beschichtungsverfahrens vorgeschlagen wurde. Fig. 9 zeigt im Querschnitt das konventionelle lasergestützte Strahl-Beschichtungsverfahren gemäß "Electrochemical Science and Technology" in J. Electrochem. Soc. Band 132, S. 575-2581, November 1985.

Wie Fig. 9 zeigt, ist ein Badbehälter 17 mit einer Düse 5 aus Quarz hergestellt, der von einem Laserstrahl 6 durchsetzt wird. Eine Anode 9 ist in dem Badbehälter 17 angeordnet. Der Badbehälter 17 weist ferner eine Luftzumischeinrichtung 18 und einen Galvanisierbad-Zuführungsbereich 19 auf. Außerhalb des Badbehälters 17 ist eine Linse 15 angeordnet, die den Fa serstrahl 6 auf den Bereich der Düse 5 in dem Galvanisierbad 4 fokussiert.

Bei diesem Verfahren wird der Strahl 4a des Galvanisierbades 4 auf den zu beschichtenden Bereich durch Anlegen einer Span nung zwischen Anode 9 und Kathode 1 ausgestoßen, während gleichzeitig der Laserstrahl 6 in das Galvanisierbad 4 fo kussiert wird. Infolge des Brechzahlunterschieds zwischen dem Galvanisierbad 4 und der umgebenden Atmosphäre wird der ein geleitete Laserstrahl 6 in dem Strahl 4a totalreflektiert und erreicht dadurch den zu beschichtenden Bereich des Materials 2. Da das zu beschichtende Material 2 mit dem Laserstrahl 6 bestrahlt wird, wird es teilweise auf eine hohe Temperatur aufgeheizt, die Abscheidungsgeschwindigkeit wird erhöht, und es kann eine dünne Schicht abgeschieden werden.

Wenn bei diesem lasergestützten Strahl-Beschichtungsverfah ren der Strahl 4a turbulent ist, findet keine Totalreflexion des Laserstrahls 6 in dem Strahl 4a statt, wodurch die Laser ausgangsleistung, die den zu beschichtenden Bereich erreicht, veränderlich ist. Infolgedessen treten Schwankungen der Be schichtungsgüte auf.

Im Hinblick auf die Probleme der konventionellen Methoden ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum örtli chen Beschichten anzugeben, bei der ein Faserstrahl einen zu beschichtenden Bereich in stabilem Zustand erreichen kann und die eine hohe Abscheidungsgeschwindigkeit und gleichmäßige Beschichtungsgüte gewährleistet.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum örtlichen Beschichten vor, die folgendes auf weist: ein Material, auf dem die Beschichtung durchzuführen ist, eine Düse zum Aufbringen eines Galvanisierbadstrahles oder Elektrolytstrahls auf einen Bereich des Materials, an dem die Beschichtung durchzuführen ist, eine Laserstrahl erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls und einen Lichtwellenleiter zum Leiten des von der Laserstrahl erzeugungseinrichtung erzeugten Laserstrahls zu dem Bereich des zu beschichtenden Bereichs, wodurch dieser direkt mit dem Laserstrahl bestrahlt wird.

Durch die Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zum örtli chen Beschichten angegeben, die folgendes aufweist: ein Mate rial, auf dem die Beschichtung durchzuführen ist, eine Laser strahlerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls und eine Laserstrahldurchtrittsdüse zum Aufbringen eines Gal vanisierbadstrahles oder Elektrolytstrahls auf einen Bereich des Materials, auf dem eine Beschichtung erfolgen soll, und zum Leiten des von der Laserstrahlerzeugungseinrichtung er zeugten Laserstrahls mittels Totalreflexion innerhalb eines Wandteils der Düse zum direkten Bestrahlen des zu be schichtenden Bereichs mit dem Laserstrahl.

Durch die Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zum örtli chen Beschichten angegeben, die folgendes aufweist: ein Mate rial, an dem die Beschichtung durchzuführen ist, eine Düse zum Aufbringen eines Galvanisierbadstrahles oder Elektrolyt strahls auf einen Bereich des zu beschichtenden Materials, eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines La serstrahls und eine Laserstrahldurchtrittsmaske, um den von der Laserstrahlerzeugungseinrichtung erzeugten Laserstrahl durch Totalreflexion innerhalb eines Wandabschnitts der Düse so durchzulassen, daß der zu beschichtende Bereich direkt mit dem Laserstrahl bestrahlt wird, wobei die Laserstrahldurch trittsmaske an der Oberfläche des zu beschichtenden Materials so angeordnet ist, daß sie einen anderen Bereich des Mate rials als den zu beschichtenden Bereich überdeckt.

Durch die Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zum örtli chen Beschichten angegeben, die folgendes aufweist: ein Mate rial, an dem die Beschichtung durchzuführen ist, eine Düse zum Aufbringen eines Galvanisierbadstrahles oder Elektrolyt strahls auf einen Bereich des Materials, an dem die Beschich tung durchzuführen ist, eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls und eine Maske, die an der Rückseite des zu beschichtenden Materials angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, durch die der von der Laserstrahl erzeugungseinrichtung erzeugte Laserstrahl durch Reflexion an einer Innenumfangsfläche der Öffnung so durchgelassen wird, daß der durchgelassene Laserstrahl die Rückseite des zu be schichtenden Bereichs bestrahlt.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausfüh rungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung zum örtlichen Beschichten;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausfüh rungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausfüh rungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines fünften Ausfüh rungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines sechsten Aus führungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfin dung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile einer konventionellen Vorrichtung zum ört lichen Beschichten;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren kon ventionellen Vorrichtung zum Beschichten; und

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer anderen kon ventionellen Vorrichtung zum Beschichten.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt schematisch das erste Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum örtlichen Beschichten. Dabei sind gleiche oder entsprechende Teile wie in den Fig. 7-9 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Nach Fig. 1 hat eine Düse 21, die dem zu beschichtenden Mate rial 2 gegenübersteht, eine Lichtwellenleiter-Einführungs öffnung 21a. Ein Lichtwellenleiter 22 ist durch diese Einfüh rungsöffnung 21a in die Düse 21 eingeführt. Das ferne Ende des Lichtwellenleiters 22 befindet sich am fernen Ende der Düse 21. Das nahe Ende des Lichtwellenleiters 22 ist mit einem Laserstrahlgenerator 24 über eine Laserstrahlinjek tionsoptik 23 verbunden.

Bei der so ausgelegten Vorrichtung zum örtlichen Beschichten wird eine Spannung zwischen der Kathode 1 und der Anode (nicht gezeigt) angelegt, so daß ein Strom in dem Strahl 4a fließen kann, wodurch das Galvanisierbad 4 auf einen Bereich des zu beschichtenden Materials 2 vom fernen Ende der Düse 21 her ausgestoßen wird. Der von dem Laserstrahlgenerator 24 er zeugte Laserstrahl 6 wird durch die Laserstrahlinjektions optik 23 in den Lichtwellenleiter 22 in solcher Weise einge leitet, daß der Laserstrahl in dem Lichtwellenleiter 22 eine Totalreflexion erfährt. Der auf den Lichtwellenleiter 22 treffende Laserstrahl 6 wird durch den Lichtwellenleiter 22 geleitet und dann auf einen zu beschichtenden Bereich 25 gleichzeitig mit dem Ausstoßen des Galvanisierbades 4 abge strahlt, und zwar entweder zu einem Zeitpunkt, der um eine bestimmte Dauer seit dem Ausstoßen des Galvanisierbades 4 verzögert ist, oder intermittierend. Infolgedessen wird die Abscheidungsgeschwindigkeit erhöht, und es kann eine Fein schicht aufgebracht werden.

Bei dieser Vorrichtung zum örtlichen Beschichten ist es nicht notwendig, daß der Laserstrahl 6 in dem Strahl 4a eine Total reflexion erfährt. Der Laserstrahl 6 wird direkt auf den zu beschichtenden Bereich vom fernen Ende des Lichtwellen leiters 22 her abgestrahlt. Selbst wenn also der Strahl 4a unregelmäßig ist, ist die Ausgangsleistung des den zu be schichtenden Bereich erreichenden Laserstrahls 6 stabil, und dadurch können Schwankungen der Beschichtungsgüte verringert werden.

Als Laserstrahl 6 können eine Grundschwingung und eine Sekun därschwingung höherer Ordnung eines YAG-Lasers oder eines Argonionenlasers eingesetzt werden. Die Schwingungsausgangs leistung liegt zwischen 20 W und 40 W. Die Schwingungszeit kann im Fall von kontinuierlichen Wellen eine oder zwei Se kunden und im Fall von Impulsen zwei oder drei Sekunden be tragen. Als Galvanisierbad 4 kann eine Vergoldungslösung vom Cyantyp eingesetzt werden. Der Goldanteil im Galvanisierbad beträgt 12 g/l. Die Stromdichte beim galvanischen Abscheiden liegt zwischen 8 und 15 A/cm². Der Abstand zwischen dem fer nen Ende der Düse 21 und dem zu beschichtenden Material 2 liegt zwischen 1 und 5 mm. Da der vom Lichtwellenleiter 22 abgestrahlte Laserstrahl 6 einen Divergenzwinkel hat, wird durch einen geringen Abstand ein beschichteter Bereich 25 mit kleinem Durchmesser gewährleistet. Wenn der Abstand bei spielsweise 1 mm beträgt, haben der Durchmesser bzw. die Dicke des beschichteten Bereichs 25 Werte von 1,03 mm bzw. 15-35 µm.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Lichtwellenleiter 22 im Zentrum der Düse 21 angeordnet, und das ferne Ende der Düse 21 ist so verengt, daß das Galvanisierbad 4 ebenfalls zur Mitte des Strahls 4a gerichtet werden kann, wodurch die Erzeugung eines hohlen Teils in dem Strahl 4a verhindert wird. Daher muß die Form der Düse 21 entsprechend der Lage des Lichtwellenleiters 22 in der Düse 21 geändert werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 2 zeigt schematisch das zweite Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum örtlichen Beschichten.

Nach Fig. 2 ist das ferne Ende des Lichtwellenleiters 22, durch den der Laserstrahl 6 geleitet und auf den zu be schichtenden Bereich abgestrahlt wird, senkrecht zu dem zu beschichtenden Bereich angeordnet. Nahe dem Lichtwellenleiter 22 sind auf seinen beiden Seiten eine erste und eine zweite Düse 31 und 32 zum Aufbringen des Strahls 4a des Galvani sierbades 4 auf den zu beschichtenden Bereich angeordnet. Die fernen Enden der ersten und der zweiten Düse 31 und 32 sind unter einem bestimmten Winkel zu dem zu beschichtenden Be reich angeordnet. Der Lichtwellenleiter 22 und die Düsen 31 und 32 sind jeweils mit einer Bewegungseinrichtung (nicht ge zeigt) versehen, so daß sie unabhängig voneinander bewegbar sind.

Bei der so ausgelegten Vorrichtung zum örtlichen Beschichten wird zwischen Kathode 1 und Anode (nicht gezeigt) eine Span nung angelegt, so daß ein Strom in dem Strahl 4a fließt, wo durch das Galvanisierbad 4 aus dem fernen Ende der Düsen 31 und 32 auf den zu beschichtenden Bereich des Materials 2 aus gestoßen wird. Gleichzeitig bestrahlt der Laserstrahl 6 den zu beschichtenden Bereich direkt vom fernen Ende des Licht wellenleiters 22 aus. Der Lasertyp, das Bestrahlungsverfah ren, die Schwingungsausgangsleistung und die Schwingungsdauer sind die gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Auch sind die Art des Galvanisierbades 4 und die Stromdichte der galvanischen Abscheidung die gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Laserstrahl 6 wie beim ersten Ausführungsbeispiel den zu beschichtenden Bereich di rekt bestrahlt, sind die gleichen Vorteile wie beim ersten Ausführungsbeispiel erzielbar.

Da ferner der Lichtwellenleiter 22 und die Düsen 31 und 32 unabhängig voneinander bewegbar sind, können die Ausstoß bedingungen für das Galvanisierbad und die Leistungsdichte bedingungen für den Laserstrahl 6 jeweils gesondert einge stellt werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 3 zeigt schematisch das dritte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum örtlichen Beschichten.

Nach Fig. 3 ist eine Laserstrahldurchtrittsdüse 34 zum Aus stoßen des Strahls 4a des Galvanisierbades 4 auf den zu be schichtenden Bereich mit dem fernen Ende einer Zuführungslei tung 33 für das Galvanisierbad verbunden. Die Zuführungslei tung 33 für das Galvanisierbad besteht aus einem Material wie beispielsweise Sintertonerde, das die Wellenlänge des von dem Laserstrahlgenerator 24 erzeugten Laserstrahls nicht durch läßt. Die Laserstrahldurchtrittsdüse 34 besteht aus einem Ma terial wie Schmelzquarz, das den Laserstrahl 6 durchläßt. Eine Laserstrahleintrittsendfläche 34a und eine Laserstrahl austrittsendfläche 34b der Laserstrahldurchtrittsdüse 34 sind relativ zum Laserstrahl 6 optisch poliert. Zur Verstärkung des Laserstrahldurchlaßwirkungsgrads kann die Innenumfangs fläche der Laserstrahldurchtrittsdüse 34 vergoldet sein. Fer ner ist die Laserstrahlaustrittsendfläche 34b schmaler ge macht, so daß der Laserstrahl 6 auf einen einzigen Punkt kon vergent gemacht werden kann.

Bei dieser Vorrichtung zum örtlichen Beschichten entsprechen das Anlegen der Spannung an den Strahl 4a, der Austritt des Galvanisierbades, die Art des Laserstrahls 6, die Art des Galvanisierbades 4 und die Stromdichte der galvanischen Ab scheidung dem ersten Ausführungsbeispiel. Der von dem Laser strahlgenerator 24 erzeugte Laserstrahl 6 wird von der Laser strahlinjektionsoptik 23 auf die an einem Teil der Endfläche der Laserstrahldurchtrittsdüse 34 vorgesehene Laserstrahlein trittsendfläche 34a gerichtet. Der eintretende Laserstrahl 6 erfährt an der Wand der Laserstrahldurchtrittsdüse 34 eine Totalreflexion und wird dadurch innerhalb des Wandteils der Durchtrittsdüse 34 durchgelassen und tritt aus der Laser strahlaustrittsendfläche 34b aus, die die andere Endfläche der Laserstrahldurchtrittsdüse 34 ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl 6 inner halb des Wandteils der Laserstrahldurchtrittsdüse 34 durchge lassen und direkt auf den zu beschichtenden Bereich abge strahlt, ohne daß er in dem Galvanisierbad 4 eine Totalre flexion erfährt. Somit werden die gleichen Vorteile wie beim ersten Ausführungsbeispiel erzielt.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Durchlaßwirkungs grad des Laserstrahls geringer als bei Anwendung des Licht wellenleiters. Daher muß der Wert der Laserschwingungsaus gangsleistung oder die Laserschwingungsdauer um 20-30% ge genüber dem ersten Ausführungsbeispiel erhöht werden.

Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des vierten Ausfüh rungsbeispiels der Vorrichtung zum örtlichen Beschichten.

Dabei sind Laserstrahldurchtrittsmasken 35 und 36 aus einem für den Laserstrahl 6 durchlässigen Material wie etwa Schmelzquarz um den Bereich des zu beschichtenden Materials 2 herum so angeordnet, daß sie das zu beschichtende Material 2 örtlich abdecken.

Bei dieser Vorrichtung zum örtlichen Beschichten sind die Art und Weise des Anlegens der Spannung an den Strahl 4a, des Ausstoßens des Strahls 4a, die Art des Laserstrahls 6, die Art des Galvanisierbades 4 und die Stromdichte der galvani schen Abscheidung gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Der vom Laserstrahlgenerator 24 erzeugte Laserstrahl 6 wird von der Laserstrahlinjektionsoptik 23 zum Auftreffen auf eine Eintrittsendfläche 35a gebracht, die an einer Endfläche der Laserdurchtrittsmaske 35 vorgesehen ist. Der eintretende La serstrahl 6 wird totalreflektiert und dadurch innerhalb der Laserstrahldurchtrittsmaske 35 durchgelassen und tritt aus der die andere Endfläche bildenden Austrittsendfläche 35b aus.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl 6 inner halb der Laserstrahldurchtrittsmaske 35 durchgelassen und di rekt auf den zu beschichtenden Bereich abgestrahlt, ohne daß eine Totalreflexion in dem Galvanisierbad 4 stattfindet. Da her können die gleichen Vorteile wie bei dem ersten Ausfüh rungsbeispiel erzielt werden.

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist der Laserstrahldurch laßwirkungsgrad geringer als im Fall der Anwendung des Licht wellenleiters. Die Laserschwingungsausgangsleistung oder die Laserschwingungsdauer muß daher um 30-40% gegenüber dem er sten Ausführungsbeispiel entsprechend der Breite der Laser strahldurchtrittsmaske 35 erhöht werden.

Bei allen vorgenannten Ausführungsbeispielen besteht keine Einschränkung hinsichtlich der Anzahl oder Form von Düsen oder Lichtwellenleitern.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Fig. 5 zeigt schematisch das fünfte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum örtlichen Beschichten.

Nach Fig. 5 besteht das zu beschichtende Material 2 aus Kupfer oder Phosphorbronze. Die Rückseite des zu beschichten den Materials 2 liegt mit einer Maske 41 in Kontakt, die aus einem Metall, wie z. B. rostfreiem Stahl oder Molybdän be steht. Die Maske 41 ist an eine Stromquelle (nicht gezeigt) angeschlossen und bildet eine Kathode. Die Maske 41 hat eine Öffnung 41a, deren Innenumfangsfläche glattpoliert ist, so daß die Reflexion des Laserstrahls 6 verbessert wird, und de ren Durchmesser an der Laserstrahleintrittsseite größer als an der Laserstrahlaustrittsseite (der Seite der Öffnung, die mit dem zu beschichtenden Material 2 in Kontakt liegt) ist. Die Linse 15 ist der Öffnung 41a gegenüberstehend angeordnet. Die Düse 5 zur Bildung des Strahls 4a des Galvanisierbades 4 steht der Oberfläche des zu beschichtenden Materials 2 gegen über.

Bei dieser Vorrichtung zum örtlichen Beschichten wird zwi schen Maske 41 und Anode (nicht gezeigt) eine Spannung ange legt, so daß ein Strom in dem Strahl 4a fließen kann, wodurch das Galvanisierbad 4 auf den Bereich des zu beschichtenden Materials 2 aus dem fernen Ende der Düse 5 ausgestoßen wird. Der Laserstrahl 6 wird durch die Linse 15 so konvergent ge macht, daß der größte Teil seiner Energie in die Öffnung 41a gerichtet ist, so daß sein Durchmesser also kleiner als der jenige der Öffnung 41a ist, und er wird dann auf das Innere der Öffnung 41a gleichzeitig mit dem Ausstoßen des Galvani sierbades 4 abgestrahlt, und zwar entweder zu einem Zeit punkt, der gegenüber dem Austritt des Galvanisierbades 4 um eine bestimmte Zeitdauer verzögert ist, oder intermittierend. Zu diesem Zeitpunkt wird der Laserstrahl 6, da er divergent ist, an der Innenumfangsfläche der Öffnung 41a vielfach re flektiert, bevor er die Rückseite des zu beschichtenden Mate rials 2 erreicht. Infolgedessen ist die Leistungsdichte des Laserstrahls 6 gleichmäßig, und die Rückseite des zu be schichtenden Materials 2 kann somit ohne thermische Beschädi gung gleichmäßig aufgeheizt werden. Infolgedessen kann die Beschichtungsgüte gleichmäßig verbessert werden.

Die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Maske 41 hat eine Dicke von 5 mm. Der Durchmesser der Öffnung 41a beträgt 1 mm an der Laserstrahleintrittsseite und 50 µm an der Laser strahlaustrittsseite. Eine Grundschwingung und eine Sekun därschwingung höherer Ordnung eines YAG-Lasers oder eines Argonionenlasers können als Laserstrahl 6 verwendet werden.

Die Schwingungsausgangsleistung liegt zwischen 5 und 10 W. Die Schwingungsdauer beträgt eine oder zwei Sekunden im Fall von kontinuierlichen Wellen bzw. zwei oder drei Sekunden im Fall von Impulsen. Als Galvanisierbad 4 kann ein neutrales galvanisches Goldabscheidungsbad vom Cyantyp eingesetzt wer den. Der Goldanteil im Elektrolyten beträgt 12 g/l. Die Stromdichte der galvanischen Abscheidung liegt zwischen 8 und 15 A/cm². Der Abstand zwischen dem fernen Ende der Düse 5 und dem zu beschichtenden Material 2 liegt zwischen 1 und 5 mm. Wenn beispielsweise der Abstand 1 mm beträgt, haben der Durchmesser bzw. die Dicke eines beschichteten Bereiches 42 Werte von 200 µm bzw. 5-20 µm.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Fig. 6 zeigt schematisch das sechste Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum örtlichen Beschichten.

Nach Fig. 6 ist auf einer Oberfläche eines Laserstrahldurch trittselements 43, das aus einem Material geringerer Wärme leitfähigkeit als Metall, wie z. B. aus Schmelzquarz besteht, eine Kathode 44, die eine Dünnschicht eines Metalls wie Molybdän oder Gold ist, durch Aufdampfen im Vakuum oder gal vanisches Abscheiden aufgebracht. Die Kathode 44 liegt mit der Rückseite des zu beschichtenden Materials 2 in Kontakt. Die andere Oberfläche des Laserstrahldurchtrittselements 43 liegt mit der Maske 41 in Kontakt, die ähnlich der bei dem fünften Ausführungsbeispiel von Fig. 5 verwendeten Maske ist.

Bei dieser Vorrichtung zum örtlichen Beschichten wird zwi schen Kathode 44 und Anode (nicht gezeigt) eine Spannung an gelegt, so daß in dem Strahl 4a ein Strom fließt, wodurch das Galvanisierbad 4 auf den Bereich des zu beschichtenden Mate rials 2 vom fernen Ende der Düse 5 ausgestoßen wird. Der in gleicher Weise wie beim fünften Ausführungsbeispiel auf die Öffnung 41a der Maske 41 gerichtete Laserstrahl wird an der Innenumfangsfläche der Öffnung 41a vielfach reflektiert, be vor er das Laserstrahldurchtrittselement 43 erreicht. Der La serstrahl 6 pflanzt sich in dem Laserstrahldurchtrittselement 43 fort, während er unter einem vorbestimmten Winkel diver giert, und erreicht dann die Kathode 44. Der die Kathode 44 erreichende Laserstrahl 6 heizt das zu beschichtende Material 2 von dessen Rückseite her auf.

Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel sind die Art des Laser strahls 6, das Bestrahlungsverfahren, die Schwingungsaus gangsleistung und die Schwingungsdauer die gleichen wie beim fünften Ausführungsbeispiel. Ferner sind die Form der Maske 41, die Art des Galvanisierbades 4 und die Stromdichte der galvanischen Abscheidung gleich wie beim fünften Ausführungs beispiel. Da jedoch die Kathode 44 getrennt von der Maske 41 vorgesehen ist, ist das Material der Maske 41 nicht auf ein leitfähiges Material beschränkt, wenn der Laserstrahl 6 an der Innenumfangsfläche der Öffnung 41a reflektiert werden kann.

Da bei dem sechsten Ausführungsbeispiel die Leistungsdichte des Laserstrahls 6 durch Reflexion in der Öffnung 41a ebenso wie im Fall des fünften Ausführungsbeispiels vergleichmäßigt werden kann, kann das zu beschichtende Material 2 gleichmäßig aufgeheizt und somit die Beschichtungsgüte gleichmäßig ver bessert werden.

Da beim fünften Ausführungsbeispiel die Maske 41, die aus einem Metall besteht, so daß sie auch als Kathode dienen kann, in direktem Kontakt mit der Rückseite des zu be schichtenden Materials 2 liegt, kann ein Teil der vom Laser strahl 6 aufgebrachten Wärme in die Maske 41 austreten. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel liegt dagegen die Kathode 44, die eine metallische Dünnschicht auf dem Laserstrahl durchtrittselement 43 mit geringer Wärmeleitfähigkeit ist, in direktem Kontakt mit dem zu beschichtenden Material 2. Daher sind die Wärmeverluste des Laserstrahls 6 geringer, und das zu beschichtende Material 2 kann mit gutem Wirkungsgrad auf geheizt werden.

Bei dem fünften und sechsten Ausführungsbeispiel wurde die elektrolytische Metallabscheidung beschrieben. Die Erfindung ist aber auch bei der stromlosen Abscheidung anwendbar. In diesem Fall können, wenn die Öffnung 41a mit einer Laser strahl-Reflexionsschicht beschichtet ist, Keramik- oder Harz werkstoffe als Maskenmaterialien verwendet werden.

Claims

1. Vorrichtung zum örtlichen Beschichten oder Galvanisieren, gekennzeichnet durch

- ein Material (2), auf dem die Beschichtung durchzuführen ist;
- eine Düse (21) zum Aufbringen eines Strahls (4a) eines Gal vanisierbades (4) auf einen zu beschichtenden Bereich des Ma terials (2);
- einen Laserstrahlgenerator (24) zur Erzeugung eines Laser strahls (6); und
- einen Lichtwellenleiter (22) zum Einleiten des von dem La serstrahlgenerator erzeugten Laserstrahls in die Nähe des zu beschichtenden Bereichs, um diesen direkt mit dem Laser strahl zu bestrahlen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Lichtwellenleiter (22) in der Düse vorgesehen ist, so daß der Laserstrahl von einem fernen Ende der Düse auf den zu beschichtenden Bereich abgestrahlt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Lichtwellenleiter (22) außerhalb der Düse (31, 32) vorgesehen ist, so daß der Laserstrahl unabhängig von der Düse auf den zu beschichtenden Bereich abgestrahlt werden kann.

4. Vorrichtung zum örtlichen Beschichten oder Galvanisieren, gekennzeichnet durch

- ein Material (2), auf dem die Beschichtung durchzuführen ist;
- einen Laserstrahlgenerator (24) zum Erzeugen eines Laser strahls (6); und
- eine Laserstrahldurchtrittsdüse (34) zum Aufbringen eines Strahls (4a) eines Galvanisierbades (4) auf einen zu be schichtenden Bereich des Materials und zum Durchlassen des von dem Laserstrahlgenerator erzeugten Laserstrahls mittels Totalreflexion innerhalb eines Wandabschnitts der Düse, um den zu beschichtenden Bereich direkt mit dem Laserstrahl zu bestrahlen.

5. Vorrichtung zum örtlichen Beschichten oder Galvanisieren, gekennzeichnet durch

- ein Material (2), an dem die Beschichtung durchzuführen ist;
- eine Düse zum Aufbringen eines Strahls (4a) eines Galvani sierbades (4) auf einen zu beschichtenden Bereich des Mate rials (2);
- einen Laserstrahlgenerator (24) zum Erzeugen eines Laser strahls (6); und
- eine Laserstrahldurchtrittsmaske (35, 36) zum Durchlassen des von dem Laserstrahlgenerator erzeugten Laserstrahls (6) mittels Totalreflexion in einem Wandabschnitt der Maske, um den zu beschichtenden Bereich direkt mit dem Laserstrahl zu bestrahlen, wobei die Laserstrahldurchtrittsmaske auf der Oberfläche des zu beschichtenden Materials angeordnet ist, so daß sie einen anderen als den zu beschichtenden Bereich des Materials überdeckt.

6. Vorrichtung zum örtlichen Beschichten oder Galvanisieren, gekennzeichnet durch

- ein Material (2), an dem die Beschichtung durchzuführen ist;
- eine Düse zum Aufbringen eines Strahls (4a) eines Galvani sierbades (4) auf einen zu beschichtenden Bereich des Mate rials (2);
- einen Laserstrahlgenerator zum Erzeugen eines Laserstrahls; und
- eine Maske (41), die an der Rückseite des zu beschichten den Materials (2) angeordnet ist und eine Öffnung (41a) auf weist, durch die der von dem Laserstrahlgenerator erzeugte Laserstrahl (6) durch Reflexion an einer Innenumfangsfläche der Öffnung durchgelassen wird, so daß der durchgelassene Laserstrahl auf die Rückseite des zu beschichtenden Bereichs gerichtet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch

- eine dünnschichtartige Metallplatte (44) und ein Laser strahldurchtrittselement (43) geringer Wärmeleitfähigkeit, wobei die Metallplatte (44) und das Laserstrahldurchtritts element (43) zwischen dem zu beschichtenden Material (2) und der Maske (41) angeordnet sind.