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Title:
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A WIRE CONNECTION, AND COMPONENT ARRANGEMENT WITH WIRE CONNECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/001783
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for producing a wire connection between a first contact surface and at least one further contact surface (42), in which a contact end of a wire is positioned by means of a wire guidance tool in a contact position opposite the first contact surface and subsequently a mechanical, electrically conducting link is formed between the first contact surface and the contact end by means of a first soldered material joint (38), and subsequently the wire guidance tool is moved, forming a section of wire to the further contact surface (42), and a further mechanical, electrically conducting link is formed between the end of the wire section (45) and the further contact surface (42) by means of a further soldered material joint (48). The invention further relates to a component arrangement having a plurality of electronic components, particularly in the form of chips.

Inventors:
KOLBASOW ANDREJ (DE)
HOFFMANN JAN (DE)
FETTKE MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/056497
Publication Date:
January 03, 2019
Filing Date:
March 15, 2018
Export Citation:
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Assignee:
PAC TECH PACKAGING TECH GMBH (DE)
International Classes:
H01R43/02; B23K1/005; H01L23/00; H01R4/02
Domestic Patent References:
WO2003024653A12003-03-27
WO2017023060A12017-02-09
Foreign References:
DE3051232C21995-02-23
US4484054A1984-11-20
EP2837458A12015-02-18
FR2605176A11988-04-15
US20020047213A12002-04-25
US8657181B22014-02-25
Attorney, Agent or Firm:
ADVOTEC. PATENT- UND RECHTSANWÄLTE (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung einer Drahtverbindung zwischen einer ersten Kontaktfläche (15, 75, 97) und zumindest einer weiteren Kontaktfläche (42, 76, 77, 98), bei dem ein Kontaktende (37) eines Drahts (35, 79, 101) mittels eines Drahtführungswerkzeugs (17, 51) in einer Kontaktposition gegenüber der ersten Kontaktfläche (15, 75, 97) positioniert wird und nachfolgend eine Benetzung eines zwischen der ersten Kontaktfläche (15, 75, 97) und dem Kontaktende (37) ausgebildeten Kontaktbereichs (39) mit einer zumindest teilweise aufgeschmolzenen ersten, aus einem Lotmaterialformstück (33) gebildeten Lotmaterialmenge zur Ausbildung einer ersten Lotmaterialverbindung (38, 80, 102) erfolgt, derart, dass eine mechanische, elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Kontaktfläche (15, 75, 97) und dem Kontaktende (37) ausgebildet wird,

nachfolgend das Drahtführungswerkzeug (17, 51) zu der weiteren Kontaktfläche (42) bewegt wird, derart, dass ein Kontaktbereich (44) zwischen einem Drahtstreckenende (45) einer mittels der Bewegung des Drahtführungswerkzeugs (17, 51) zwischen der ersten Kontaktfläche (15, 75, 97) und der weiteren Kontaktfläche (42, 76, 77, 98) ausgebildeten Drahtstrecke (41) und der weiteren Kontaktfläche (42, 76, 77, 98) ausgebildet wird,

und nachfolgend eine Benetzung des zweiten Kontaktbereichs (44) mit einer zumindest teilweise aufgeschmolzenen zweiten, aus einem Lotmaterialformstück (33) gebildeten Lotmaterialmenge zur Ausbildung zumindest einer weiteren Lotmaterialverbindung (48, 81, 82, 103) erfolgt, derart, dass zwischen dem Drahtstreckenende (45) und der weiteren Kontaktfläche (42, 76, 77, 98) eine mechanische, elektrisch leitende Verbindung ausgebildet wird. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass nachfolgend der Ausbildung der weiteren Lotmaterialverbindung (48, 81, 82, 103) eine Abtrennung der Drahtstrecke (41, 78, 99) von dem mit dem Drahtführungswerkzeug (17, 51) geführten Draht (35, 79, 101) erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Benetzung des ersten und zweiten Kontaktbereichs (39, 44) dadurch erfolgt, dass ein Lotmaterialformstück (33) mit Abstand zum Kontaktbereich in einer Ausgangsposition angeordnet wird, ein zumindest teilweises Aufschmelzen des Lotmaterialformstücks (33) in der Ausgangsposition erfolgt und das zumindest teilweise aufgeschmolzene Lotmaterialformstück (33) aus der Ausgangsposition gegen den Kontaktbereich (39, 44) geschleudert wird.

Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass zur Definition der Ausgangsposition das Lotmaterialformstück (33) in einem Mundstück (31) einer Applikationskapillare (30) oberhalb einer Ausgabeöffnung (32) des Mundstücks (31) angeordnet wird, wobei der Durchmesser D der Ausgabeöffnung (32) kleiner bemessen ist als der Durchmesser d des Lotmaterialformstücks (33), das Aufschmelzen des Lotmaterialformstücks (33) durch Beaufschlagung des Lotmaterialformstücks (33) mit Laserenergie und die Ausgabe des aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks (33) durch eine Gasdruckbeaufschlagung des Lotmaterialformstücks (33) erfolgt.

5. Vorrichtung zur Herstellung einer Drahtverbindung zwischen einer ersten Kontaktfläche (15, 75, 97) und zumindest einer weiteren Kontaktfläche (42, 76, 77, 98), umfassend ein Drahtführungswerkzeug (17, 51) zur Positionierung eines Kontaktendes (37) eines Drahts (35, 79, 101) gegenüber der ersten Kontaktfläche (15, 75, 97) und Ausbildung einer Drahtstrecke (41, 78, 99) zwischen der ersten Kontaktfläche (15, 75, 97) und der weiteren Kontaktfläche (42, 76, 77, 98 ) so- wie Positionierung eines Drahtstreckenendes (45) gegenüber der weiteren Kontaktfläche (42, 76, 77, 98) und eine Lotmaterialapplikati- onseinrichtung (18) zur Applikation eines zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks (33) in einem zwischen dem Kontaktende (37) und der ersten Kontaktfläche (15, 75, 97) ausgebil- deten Kontaktbereich (39) und einem zwischen dem Drahtstreckenende (45) und der weiteren Kontaktfläche (42, 76, 77, 98) ausgebildeten Kontaktbereich (44).

Vorrichtung nach Anspruch 5,

gekennzeichnet durch eine Trenneinrichtung (28, 52) zur Abtrennun der Drahtstrecke (41, 78).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Lotmaterialapplikationseinrichtung (18) unabhängig von der Drahtführungseinrichtung (17, 51) ausgebildet ist. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Drahtführungswerkzeug (17, 51) eine Drahtführungskapillare (19, 54) zur Ausgabe eines mittels einer Vorschubeinrichtung aus einer an einem Mundstück (25, 55) der Drahtführungskapillare (19, 54) ausgebildeten Ausgabeöffnung (26, 56) geförderten Drahts (35,

79) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (28) zumindest teilweise durch das Mundstück (25) der Drahtführungskapillare (19) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Trenneinrichtung (28, 52) ein Trennelement (23, 60) aufweist, das gegenüber dem Mundstück (25, 55) der Drahtführungskapillare (19, 54) bewegbar ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Drahtführungskapillare (19) über einen Grundkörper (20) des Drahtführungswerkzeugs (17) starr mit einem Drahtniederhalter (21) verbunden ist, der durch einen mit dem Trennelement (23) versehenen Zwischenraum (22) vom Mundstück (25) der Drahtführungskapillare (19) beabstandet ist.

12. Bauelementanordnung (70, 90) mit einer Mehrzahl von insbesondere als Chip ausgeführten elektronischen Bauelementen (71, 72, 73, 91, 92), wobei die Bauelemente in einer Stapelanordnung angeordnet sind und auf Anschlussseiten (83, 95, 96) der Bauelemente angeordnete Kontaktflächen (75, 76, 77, 97, 98) mit einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellten Drahtverbindung miteinander verbunden sind, derart, dass zwischen einer ersten Lotmaterialverbindung (80, 102), die eine erste Kontaktfläche (75, 97) des ersten Bauelements (71, 91) mit einem Kontaktende eines Drahts (79, 101) verbindet, und einer zweiten Lotmaterialverbindung (81), die eine zweite Kontaktfläche (76, 98) eines weiteren Bauelements (72, 73, 92) mit dem Draht verbindet, eine Drahtstrecke (78, 99) ausgebildet ist.

13. Bauelementanordnung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, das s die B auelemente (7 1 , 72, 73) eine pyramidenförmige Stapelanordnung ausbilden, derart, dass zwischen einer Anschlus sseite (83 ) und einer Rückseite (84) zweier aufeinander angeordneter B auelemente (7 1 , 72, 73 ) eine Bauelementverbindung ausgebildet ist und sich zur Verbindung von Kontaktflächen (75 , 76, 77) der Bauelemente ausgebildete Drahtstrecken (78) kaskadenartig über benachbarte Seitenränder der Bauelemente erstrecken.

14. Bauelementanordnung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet,

das s zwischen einander zugewandten Rückseiten (93 , 94) zweier aufeinander angeordneter Bauelemente (91 , 92) eine B auelementverbindung ausgebildet ist und sich zur Verbindung von Kontaktflächen (97 , 98) der Bauelemente ausgebildete Drahtstrecken (99) bogenförmig über benachbarte Seitenränder der B auelemente erstrecken.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Drahtverbindung sowie Bauelementanordnung mit Drahtverbindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtverbindung zwischen einer ersten Kontaktfläche und zumindest einer weiteren Kontaktfläche gemäß Anspruch 1 . Des Weiteren betrifft die Verbindung eine dabei einsetzbare Vorrichtung sowie eine mittels des Verfahrens hergestellte B auelementanordnung . Vorrichtungen zur Herstellung von Drahtverbindungen sind seit langem, insbesondere unter der Bezeichnung„Drahtbonder", bekannt. Regelmäßig sind diese Vorrichtungen derart ausgebildet, dass , wie beispielsweise aus der US 8 ,657 , 18 1 B2 bekannt, sowohl die Po sitionierung eines Kontaktendes eines in einer Drahtführungskapillare geführten Drahts gegenüber den miteinander zu verbindenden Kontaktflächen als auch die Herstellung der Verbindung zwischen dem Draht und den Kontaktflächen durch das Drahtführungswerkzeug ausgeführt wird.

Zur Herstellung der Verbindung wird ein stempelartig ausgebildeter, regelmäßig auch als„wedge" bezeichneter Teil des Drahtführungswerk - zeugs mit Ultraschall beaufschlagt, so das s der zwischen dem„wedge" und der Kontaktoberfläche angeordnete Draht durch die Ultraschallbe- aufschlagung in einem Reibschweiß- Vorgang mit der Kontaktfläche verbunden wird.

Die Durchführung dieses Schweißvorgangs setzt neben der Ultraschallbeaufschlagung des„wedge", der infolge der Ultraschallbeaufschlagung oszillierende Schwingungen parallel zur Kontaktfläche ausführt, eine ausreichende Druckbeaufschlagung des Drahts voraus , so das s dieser mit einer entsprechenden Druckkraft gegen die Kontaktfläche gepres st werden mus s . Aus dieser Art der Beaufschlagung resultiert eine entsprechende mechanische Beanspruchung der Kontaktoberfläche und des mit dieser Kontaktoberfläche versehenen Bauteils .

Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, das s die Herstellung einer Drahtverbindung mittels Ultraschallbonden eine entsprechende mechanische Belastbarkeit und auch Zugänglichkeit der Kontaktstelle voraussetzt. Daher wird das Ultraschallbonden in aller Regel auch dort einge- setzt, wo es darum geht, einen Draht mit einer gut zugänglichen Kontaktfläche auf einer fachterminologisch auch als Printed Circuit B oard bekannten, mechanisch belastbaren Platine herzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Drahtverbindungen zwischen Kontakten auch in solchen Fällen zu ermöglichen, in denen eine schlechte Zugänglichkeit der Kontaktstelle gegeben ist oder auch ein elektrischer Kontakt zwischen einem Draht und einem Kontakt oder Kontaktkörper herzustellen ist, der mechanisch nicht belastet werden soll. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Bauelementanordnungen unter Verwendung derartig herge- stellter Drahtverbindungen zu ermöglichen

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Erfindungsgemäß wird abweichend von dem bekannten als Drahtbonder ausgeführten Drahtführungswerkzeug, das sowohl zur Positionierung des mit einer Kontaktfläche zu kontaktierenden Drahts dient als auch zur Herstellung des mechanischen Kontakts zwischen dem Draht und der Kontaktfläche durch Ultraschallbeaufschlagung des Drahts , ein Drahtführungswerkzeug verwendet, das lediglich zur Positionierung des Drahts gegenüber dem Kontakt, j edoch nicht zur Herstellung der Kontaktverbindung zwischen dem Draht und dem Kontakt, dient. Vielmehr erfolgt die Herstellung der sowohl elektrisch leitenden als auch mechanisch haltenden Verbindung mittels einer Benetzung eines zwischen der ersten Kontaktfläche und dem Kontaktende ausgebildeten Kontaktbe- reichs mit einer zumindest teilweise aufgeschmolzenen ersten, aus einem Lotmaterialformstück gebildeten Lotmaterialmenge zur Ausbildung einer ersten Lotmaterialverbindung, derart, das s eine mechanische, elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Kontaktfläche und dem Kontaktende ausgebildet wird. Nachfolgend wird das Drahtführungswerkzeug zu der weiteren Kontaktfläche bewegt, derart, dass ein Kontaktbereich zwischen einem

Drahtstreckenende einer mittels der Bewegung des Drahtführungswerkzeugs zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche ausgebildeten Drahtstrecke und der zweiten Kontaktfläche ausgebildet wird.

Anschließend erfolgt eine Benetzung des weiteren Kontaktbereichs mit einer zumindest teilweise aufgeschmolzenen zweiten, aus einem Lotmaterialformstück gebildeten Lotmaterialmenge zur Ausbildung einer weiteren Lotmaterialverbindung, derart, das s zwischen dem Drahtstre- ckenende und der weiteren Kontaktfläche eine mechanische, elektrisch leitende Verbindung ausgebildet wird.

Anschließend kann eine Abtrennung der Drahtstrecke von dem mit dem Drahtführungswerkzeug geführten Draht erfolgen. Die Abtrennung kann mechanisch oder etwa auch thermisch mittels Laserbeaufschlagung der beabsichtigten Trennstelle erfolgen. Die erfindungsgemäße Differenzierung zwischen der Positionierung des Drahts gegenüber den Kontaktflächen mit Ausbildung eines Kontaktbereichs mittels eines Drahtführungswerkzeugs und Herstellung des elektrisch leitenden und mechanischen Kontakts zwischen dem Draht und den Kontaktflächen mittels einer Benetzung des Kontaktbereichs mit Lotmaterial unabhängig vom Drahtführungswerkzeug führt im Ergebnis dazu, dass die Kontaktfläche, die mit dem Draht verbunden werden soll, nicht mechanisch belastet wird. Aufgrund der Herstellung der Drahtverbindung zwischen der Kontaktfläche und dem Draht mittels Benetzung können insbesondere auch mehradrige Drähte oder auch druckempfindliche Drähte oder Leiter, wie insbesondere elektrisch leitfähig beschichtete Lichtleitfasern, mit der Kontaktfläche verbunden werden .

Abgesehen davon, das s somit eine Krafteinwirkung auf den Kontakt vermieden wird und somit auch besonders druckempfindliche Kontakte mit einem Draht elektrisch verbunden werden können, ist auch eine im Wesentlichen ebene Oberflächenausbildung des Kontakts , wie sie für die Durchführung des Ultraschallbondens wesentlich ist, nicht notwendig . Damit kann etwa auch eine Kontaktierung zwischen einem Draht und einer gewölbten oder gar sphärischen Kontaktoberfläche erfolgen. Insbesondere können auch Reihen- oder Serienkontaktierungen durchgeführt werden, bei denen eine Vielzahl von Kontaktflächen mit einem kontinuierlich ausgebildeten Drahtleiter verbunden werden.

Besonders vorteilhaft ist es , wenn die Benetzung des ersten und zweiten Kontaktbereichs dadurch erfolgt, das s ein Lotmaterialformstück mit Abstand zum Kontaktbereich in einer Ausgangsposition angeordnet wird, ein zumindest teilweises Aufschmelzen des Lotmaterialformstücks in der Ausgangsposition erfolgt, und das zumindest teilweise aufgeschmolzene Lotmaterialformstück aus der Ausgangsposition gegen den Kontaktbereich geschleudert wird. Hiermit können auch solche zwischen einer Kontaktfläche und dem Draht ausgebildeten Kontaktbereiche mit dem

Lotmaterial benetzt werden, die mit einer mechanischen Transfereinrich- tung zur Applikation des Lotmaterials im Kontaktbereich nicht zugänglich wären. Vielmehr ist es möglich, die Benetzung aus einer vom Kontaktbereich beanstandeten Ausgangspo sition heraus durchzuführen.

Besonders vorteilhaft ist es , wenn zur Definition der Ausgangsposition das Lotmaterialformstück in einem Mundstück einer Kapillare oberhalb einer Ausgabeöffnung des Mundstücks angeordnet wird, wobei der Durchmes ser der Ausgabeöffnung kleiner bemes sen ist als der Durchmes ser des Lotmaterialformstücks, das Aufschmelzen des Lotmaterialformstücks durch Beaufschlagung des Lotmaterialformstücks mit Laser- energie und die Ausgabe des aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks durch eine Gasdruckbeaufschlagung des Lotmaterialformstücks erfolgt.

Eine für die Beaufschlagung des Formstücks eingesetzte Lasereinrichtung kann vorzugsweise auch als Trenneinrichtung oder auch dazu verwendet werden, um vor der Benetzung des auf der Kontaktfläche angeordneten Drahtes eine Isolierung des Drahtes zu entfernen, so das s auch isolierte Drähte zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die Merkmale des Anspruchs 5 auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfas st ein Drahtführungswerkzeug zur Positionierung eines Kontaktendes eines Drahts gegenüber einer ersten Kontaktfläche und Ausbildung einer Drahtstrecke zwischen der ersten Kontaktfläche und zumindest einer weiteren Kontaktfläche sowie Positionierung eines Drahtstreckenendes gegenüber der weiteren Kon- taktfläche und eine Lotmaterialapplikationseinrichtung zur Applikation eines zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks in einem zwischen dem Kontaktende und der ersten Kontaktfläche ausgebildeten Kontaktbereich und einem zwischen dem Drahtstreckenende und der weiteren Kontaktfläche ausgebildeten Kontaktbereich. Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Trenneinrichtung zur Abtrennung der Drahtstrecke auf.

Vorzugsweise ist die Lotmaterialapplikationseinrichtung unabhängig von dem Drahtführungswerkzeug ausgebildet, so das s die Positionierung der Applikationseinrichtung unabhängig vom Drahtführungswerkzeug erfolgen kann, also beispielsweise in einander nachfolgenden Kontaktpositionen des Drahtführungswerkzeugs die Applikation der Lotmaterialformstücke aus unterschiedlichen Ausgangspo sitionen erfolgen kann, die die jeweils beste Benetzbarkeit des Kontaktbereichs ermöglichen . Wenn das Drahtführungswerkzeug eine Drahtführungskapillare zur Ausgabe eines mittels einer Vorschubeinrichtung aus einer an einem Mundstück der Drahtführungskapillare ausgebildeten Ausgabeöffnung geförderten Drahts aufweist, ist eine exakte Positionierung eines aus der Ausgabeöffnung herausragenden Kontaktendes gegenüber der zu kontak- tierenden Kontaktfläche gegeben.

Vorzugsweise ist die Trenneinrichtung zumindest teilweise durch das Mundstück der Drahtführungskapillare gebildet, so dass das Mundstück gleich mehrere Funktionen ausführt.

Vorzugsweise weist die Trenneinrichtung ein Trennelement auf, das gegenüber dem Mundstück der Drahtführungskapillare bewegbar ausgebildet ist, so das s bei Ausführung des Trennelements als eine erste Messerschneide der Trenneinrichtung das Mundstück der Drahtführungskapillare eine Gegenschneide ausbilden kann .

Vorzugsweise ist die Drahtführungskapillare über einen Grundkörper des Drahtführungswerkzeugs starr mit einem Drahtniederhalter verbunden, der durch einen mit dem Trennelement versehenen Zwischenraum vom Mundstück der Drahtführungskapillare beabstandet ist. Hierdurch ist eine besonders kompakte Ausgestaltung des mit mehrfachen Funktionen versehenen Drahtführungswerkzeugs möglich. Die erfindungsgemäße B auelementanordnung weist eine Mehrzahl von insbesondere als Chip ausgeführten elektronischen Bauelementen auf, wobei die B auelemente in einer Stapelanordnung angeordnet sind und auf Anschluss seiten der Bauelemente angeordnete Kontaktflächen mit einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellten Drahtverbindung miteinander verbunden sind, derart, das s zwischen einer ersten Lotmaterialverbindung, die eine erste Kontaktfläche des ersten Bauelements mit einem Kontaktende eines Drahts verbindet, und einer zweiten Lotmaterialverbindung, die eine zweite Kontaktfläche eines weiteren Bauelements mit dem Draht verbindet, eine Drahtstrecke ausgebildet ist.

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform bilden die B auelemente eine pyramidenförmige Stapelanordnung aus , derart, dass zwischen einer Anschluss seite und einer Rückseite zweier aufeinander angeordneter Bauelemente eine B auelementverbindung ausgebildet ist und sich zur Verbindung von Kontaktflächen der Bauelemente ausgebildete Drahtstrecken kaskadenartig über benachbarte Seitenränder der B auelemente erstrecken.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Bauelementanordnung ist zwischen einander zugewandten Rückseiten zweier aufeinander angeordneter Bauelemente eine Bauelementverbindung ausgebildet, und zur Verbindung von Kontaktflächen der Bauelemente ausgebildete

Drahtstrecken erstrecken sich bogenförmig über benachbarte Seitenränder der B auelemente.

Nachfolgend werden eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine bevorzugte Ausführungsform der dabei zum

Einsatz kommenden Vorrichtung und vorteilhafte B auelementanordnungen näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 die Herstellung einer Drahtverbindung zwischen einem Draht und einem Kontaktpin eines mit einer Mehrzahl von Kontaktpins versehenen Kontaktsteckers mittels einer ersten Ausführungsform einer Drahtverbindung s Vorrichtung ;

Fig. 2 die Herstellung einer Verbindung zwischen einem

Draht und einer Kontaktfläche einer im Kontaktstecker aufgenommenen Kontaktplatine;

Fig. 3 bis 5 die Herstellung einer Drahtverbindung mittels einer zweiten Ausführungsform einer Drahtverbindungsvorrichtung ;

Fig. 6 eine Bauelementanordnung in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 7 eine Bauelementanordnung in einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein schalenförmig ausgebildetes Gehäuseteil 10 eines Kontaktsteckers 1 1 , wobei in dem Gehäuseteil 10 auf einer Frontseite 12, also der Seite, die einer hier nicht näher dargestellten Kontaktbuchse, die zur Kombination mit dem Kontaktstecker 1 1 vorgesehen ist, zugewandt ist, eine Mehrzahl von Kontaktpins 13 vorgesehen sind, von denen zur Vereinfachung der Darstellung hier lediglich ein Kontaktpin 13 gezeigt ist.

Der Kontaktpin 13 weist an seinem hinteren, innerhalb des Gehäuseteils 10 angeordneten Anschlussteil 14 eine hier durch eine Abflachung gebildete Kontaktfläche 15 auf. Oberhalb bzw. rechts von der Kontaktfläche 15 befindet sich eine Drahtverbindungsvorrichtung 16, die ein Drahtführungswerkzeug 17 sowie eine Lotmaterialapplikationseinrich- tung 18 umfasst. Das Drahtführungswerkzeug 17 weist eine Drahtführungskapillare 19 sowie einen über einen Grundkörper 20 mit der Drahtführungskapillare 19 verbundenen Niederhalter 21 auf. In einem zwischen dem Niederhalter 21 und der Drahtführungskapillare 19 ausgebildeten Zwischenraum 22 ist ein hier als Mes serschneide mit einer Schneidkante 24 ausgebildetes Trennelement 23 aufgenommen.

Die Drahtführungskapillare 19 weist ein Mundstück 25 auf, das benachbart einer Ausgabeöffnung 26 mit einer Gegenschneidkante 27 versehen ist, die zusammen mit dem mit der Schneidkante 24 versehenen Trenn- element 23 eine Trenneinrichtung 28 ausbildet.

Zur Ausführung einer mehrachsigen Bewegung des Drahtführungswerkzeugs 17 ist der Grundkörper 20 mit einer Koppeleinrichtung 29 versehen, die die Verbindung des Drahtführungswerkzeugs 17 mit einer nicht näher dargestellten Handachse einer Robotereinrichtung ermöglicht. Die Lotmaterialapplikationseinrichtung 1 8 weist eine Applikationskapillare 30 mit einem Mundstück 3 1 auf, das mit einer Ausgabeöffnung 32 versehen ist. Zur Beaufschlagung eines im Mundstück 3 1 oberhalb der Ausgabeöffnung 32 aufgenommenen Lotmaterialformstücks 33 ist die Lotmaterialapplikationseinrichtung 18 mit einer hier nicht näher darge- stellten, längs einer Kanalachse 34 der Applikationskapillare 30 Laserstrahlung emittierenden Lasereinrichtung versehen. Die Lotmaterialapp- likationseinrichtung 18 kann ebenso wie das Drahtführungswerkzeug 17 an einer Handachse einer Robotereinrichtung zur Ausführung einer mehrachsigen Bewegung angeschlos sen sein. Sowohl das Drahtführungswerkzeug 17 als auch die Lotmaterialapplika- tionseinrichtung 18 sind jeweils mit einer hier nicht näher dargestellten Zuführeinrichtung versehen, die im Falle des Drahtführungswerkzeugs 17 eine hier nicht näher dargestellte Vorschubeinrichtung aufweist, mit der ein in der Drahtführungskapillare 19 längsgeführter Draht 35 in Richtung einer Kanalachse 36 vorbewegt und dabei von einer ebenfalls nicht näher dargestellten Drahtvorratsrolle abgespult wird.

Im Falle der Lotmaterialapplikationseinrichtung 18 ist die Zuführeinrichtung mit einem Vorratsreservoir zur Aufnahme von Lotmaterialformstü- cken 33 versehen, die mittels der Zuführeinrichtung dem Lotmaterialreservoir vereinzelt entnommen und in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangsposition P für die Applikation des Lotmaterialformstücks 33 gefördert werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Konfiguration zeigt die Drahtverbindungsvor- richtung 16 unmittelbar nach Ausbildung einer zwischen einem Kontaktende 37 des Drahts 35 und der Kontaktfläche 15 des Kontaktpins 13 hergestellten Lotmaterialverbindung 38.

Zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Lotmaterialverbindung 38 wird das aus der Drahtführungskapillare 19 herausgeführte Kontaktende 37 zur Ausbildung eines Kontaktbereichs 39 auf der Kontaktfläche 15 positioniert. Dabei ist der Draht 35 durch eine im vorliegenden Fall nach unten offene Aufnahmenut 40 des Niederhalters 21 hindurchgeführt. Wenn sich das Kontaktende 37 in der in Fig. 1 dargestellten Kontaktposition befindet, erfolgt ein zumindest teilweises Aufschmelzen des im Mundstück 3 1 der Applikationskapillare 30 aufgenommenen Lotmaterialformstücks 33 , derart, das s mittels einer Gasdruckbeaufschlagung des Lotmaterialformstücks 33 das Lotmaterialformstück 33 , dessen Durchmes ser d vor dem zumindest teilweisen Aufschmelzen größer ist als der Durchmes ser D der Ausgabeöffnung 32, durch die Ausgabeöffnung 32 ausgetrieben und gegen den Kontaktbereich 39 geschleudert wird. Infolge des Auftreffens des zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks 33 auf den Kontaktbereich 39 ergibt sich die in Fig. 1 dargestellte Benetzung des selben.

Nach Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Lotmaterialverbindung 38 erfolgt eine Bewegung des Drahtführungswerkzeugs 17 bzw. des Grund- körpers 20 des Drahtführungswerkzeugs 17 in die in Fig. 2 dargestellte zweite Kontaktposition, wobei aufgrund der mechanischen Fixierung des Kontaktendes 37 des Drahts 35 an dem Kontaktpin 13 eine Drahtstrecke 41 zwischen dem Kontaktpin 13 und dem Mundstück 25 der Drahtfüh- rungskapillare 19 des Drahtführungswerkzeugs 17 ausgebildet wird, derart, das s zwischen einer Kontaktfläche 42 einer im Gehäuseteil 10 aufgenommenen Platine 43 und einem Drahtstreckenende 45 ein weiterer Kontaktbereich 44 ausgebildet wird, in dem der Draht 35 mit dem

Drahtstreckenende 45 auf der Kontaktfläche 42 aufliegt. Um das Aufliegen oder Anliegen des Verbindungsbereichs 45 auf der Kontaktfläche 42 mit Ausbildung des Kontaktbereichs 44 zu unterstützen, ist im vorliegenden Fall der Grundkörper 20 um eine Nickachse 46 verschwenkt, derart, das s der Niederhalter 21 nunmehr eine leichte Abwinkelung im Verlauf der Drahtstrecke 35 bewirkt. In der in Fig. 2 dargestellten Kontaktposition des Drahtführungswerkzeugs 17 tritt dann erneut die Lotmaterialapplikationseinrichtung 18 auf die bereits vorstehend erläuterte Art und Weise in Aktion, derart, das s nunmehr zur Ausbildung einer Lotmaterialverbindung 48 ein weiteres Lotmaterialformstück 33 gegen den Kontaktbereich 44 zur Ausbildung einer Benetzung des Kontaktbereichs 44 geschleudert wird.

Anschließend erfolgt eine Abtrennung der Drahtstrecke 41 durch eine axiale Schneidbewegung 49 der Messerschneide 23 , wobei der Draht 35 durchtrennt wird.

In den Figuren 3 bis 5 ist in einer weiteren Ausführungsform eine Drahtverbindungsvorrichtung 50 dargestellt, die abweichend von der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Drahtverbindungsvorrichtung 16 eine Anordnung eines Drahtführungswerkzeugs 5 1 und einer Trenneinrichtung 52 aufweist, derart, das s eine im vorliegenden Fall identisch mit der Lotmaterialapplikationseinrichtung 18 ausgebildete und daher vorliegend mit identischen Bezugszeichen versehene Lotmaterialapplikationsein- richtung 18 in einem zwischen dem Drahtführungswerkzeug 5 1 und der Trenneinrichtung 52 ausgebildeten Zwischenraum 62 angeordnet ist.

Insbesondere das Drahtführungswerkzeug 5 1 , die Lotmaterialapplikati- onseinrichtung 18 und die Trenneinrichtung 52 der in den Fig.3 bis 5 dargestellten Drahtverbindungsvorrichtung können bei Bedarf mehrachsig und insbesondere unabhängig voneinander im Raum bewegbar ausgebildet sein, um unterschiedlich im Raum orientierte Kontaktflächen mit einander verbinden zu können.

Das Drahtführungswerkzeug 5 1 weist eine im vorliegenden Fall vertikal orientierte Drahtführungskapillare 54 auf, die an ihrem freien Ende mit einem abgewinkelten Mundstück 55 mit einer Ausgabeöffnung 56 versehen ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ermöglicht die Drahtführungskapillare 54 bei im Wesentlichen vertikaler Anordnung eine Ausrichtung eines Kontaktendes 37 des Drahtes 35 auf die Kontaktfläche 15 , derart, dass das Kontaktende 37 in einer Überdeckung mit der Kontaktfläche 15 angeordnet ist und gleichzeitig eine durch die Kanalachse 34 der Lotma- terialapplikationseinrichtung 18 definierte Applikationsachse schneidet. In dieser Konfiguration kann, wie vorstehend bereits Bezug nehmend auf die Fig. 1 erläutert, eine Applikation eines zumindest teilweise aufge- schmolzenen Lotmaterialformstücks 33 auf die Kontaktfläche 15 erfolgen .

Nach Herstellung der ersten Lotmaterialverbindung 38 zwischen dem Kontaktende 37 und der Kontaktfläche 15 erfolgt zur Ausbildung der Drahtstrecke 41 , wie ebenfalls bereits Bezug nehmend auf die Figuren 1 und 2 beschrieben, eine Bewegung des Drahtführungswerkzeugs 5 1 in die in Fig. 4 dargestellte zweite Kontaktposition, derart, dass zwischen der weiteren Kontaktfläche 42 und dem Drahtstreckenende 45 ein weiterer Kontaktbereich 44 ausgebildet wird, in dem der Draht mit dem

Drahtstreckenende 45 auf der Kontaktfläche 42 aufliegt. In der in Fig. 4 dargestellten Kontaktposition des Drahtführungswerkzeugs 5 1 erfolgt zur Ausbildung einer weiteren Lotmaterialverbindung 48 die Applikation eines weiteren, zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks 33 gegen den Kontaktbereich 44, so das s eine Benetzung des Kontaktbereichs 44 und des Drahtes 35 erfolgt. Für den Fall, das s es sich bei der weiteren Lotmaterialverbindung 48 um die letzte von mehreren zwischen dem fortlaufend aus dem Mundstück 55 des Drahtführungswerkzeugs 5 1 geführten Draht 35 und Kontaktflächen hergestellte Lotmaterialverbindung handelt, erfolgt anschließend eine Abtrennung der Drahtstrecke durch eine Schneidbewegung 53 der

Trenneinrichtung 52, derart, das s eine an einem Trennelement 60 der Trenneinrichtung 59 ausgebildete Schneidkante 61 den Draht 35 , wie in Fig. 5 dargestellt, durchtrennt.

Fig. 6 zeigt eine Bauelementanordnung 70 mit drei übereinander in einer pyramidenförmigen Stapelanordnung angeordneten, hier als Chips ausgeführten B auelementen 7 1 , 72, 73. Zur Fixierung der Bauelemente 7 1 , 72, 73 aufeinander ist bei benachbarten Bauelementen zwischen einer mit Kontaktflächen 75 , 76, 77 versehenen Anschlus s seite 83 und einer Rückseite 84 eine hier durch einen Underfiller ausgebildete Bauelement- Verbindung 85 vorgesehen .

Die Bauelementanordnung 70 weist unter vorzugsweiser Verwendung einer in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Drahtverbindungsvorrichtung 50 hergestellte Drahtverbindungen auf, wobei die jeweils an einem Seitenrand der Anschluss seite 83 vorgesehenen Kontaktflächen 75 , 76, 77 über Drahtstrecken 78 derart miteinander verbunden sind, das s zwischen einem die Drahtstrecke 78 ausbildenden Draht 79 und den Kontaktflächen 75 , 76 , 77 jeweils eine Lotmaterialverbindung 80 , 8 1 und 82 ausgebildet ist.

Fig. 7 zeigt eine ebenfalls vorzugsweise mit der Drahtverbindungsein- richtung 50 hergestellte Bauelementanordnung 90 , die zwei hier ebenfalls als Chips ausgeführte B auelemente 91 , 92 aufweist, welche über ihre Rückseiten 93 , 94 miteinander verbunden sind, derart, das s Anschlus s seiten 95 , 96 der Bauelemente 91 , 92, die im vorliegenden Fall mit jeweils zwei Kontaktflächen 97 , 98 versehen sind, jeweils eine Außenseite der Bauelementanordnung 90 ausbilden . Zur Verbindung von jeweils zwei einander zugeordneten, auf den voneinander abgewandten Anschluss seiten 95 , 96 angeordneten Kontaktflächen 97 , 98 sind diese über Drahtstrecken 99 derart miteinander verbunden, das s ein die Drahtstrecken 99 ausbildender Draht 101 über eine erste, auf der unteren Anschluss seite 95 mit der Kontaktfläche 97 ausgebildete Lotmaterialver- bindung 102 und über eine zweite, mit der auf der oberen Kontaktseite 94 angeordneten Kontaktfläche 96 ausgebildeten Lotmaterialverbindung 103 eine Drahtverbindung zwischen den B auelementen 91 , 92 ausbildet.