DE102019124334A1 - Bondanordnung und Bondwerkzeug - Google Patents

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Michael Brökelmann
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bondanordnung umfassend ein Bondwerkzeug (1) mit einem Werkzeugschaft (3), welcher in eine Werkzeuglängsrichtung (10) langerstreckt ausgebildet ist, und mit einer Werkzeugspitze (4), welche sich an dem Werkzeugschaft (3) anschließt, wobei an der Werkzeugspitze (4) eine erste Stirnseite (17) des Bondwerkzeugs (1) vorgesehen ist, welche ausgebildet ist zur Anlage an ein Verbindungsbauteil, wobei an dem Werkzeugschaft (3) eine zweite Stirnseite des Bondwerkzeugs (1) vorgesehen ist und wobei das Bondwerkzeug (1) eine die erste Stirnseite (17) mit der zweiten Stirnseite verbindende Mantelfläche (16) aufweist, umfassend einen Lasergenerator zum Bereitstellen eines Laserstrahls und umfassend einen zum Führen des Laserstrahls zu dem Bondwerkzeug (1) ausgebildeten Lichtleiter, wobei an dem Bondwerkzeug (1) mantelseitig eine Funktionsausnehmung (8) gebildet ist und wobei der Lichtleiter dem Bondwerkzeug (1) mantelseitig von außen und beabstandet so zugeordnet ist, dass der über eine der Funktionsausnehmung (8) zugewandte Stirnseite des Lichtleiter ausgekoppelte Laserstrahl in der Funktionsausnehmung (8) auf das Bondwerkzeug (1) trifft. Ferner betrifft die Erfindung ein Bondwerkzeug mit einer Funktionsausnehmung sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Bondanordnung und/oder des Bondwerkzeugs für das laserunterstützte Ultraschallbonden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bondanordnung sowie ein Bondwerkzeug für das laserunterstützte Bonden. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der Bondanordnung beziehungsweise des Bondwerkzeugs zum laserunterstützten Ultraschallbonden.
  • Aus der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2018 120 822.7 der Anmelderin sind eine Bondanordnung und ein Bondwerkzeug bekannt mit einer mantelseitig an dem Bondwerkzeug vorgesehenen Funktionsausnehmung. Hier ist zusätzlich an dem Bondwerkzeug eine Längsausnehmung vorgesehen, die sich von einer Stirnseite des Bondwerkzeugs einen Werkzeugschaft entlang bis zu der Funktionsausnehmung erstreckt. In der Längsausnehmung ist der Lichtleiter vorgesehen, der zum Führen des Laserstrahls zu der Funktionsausnehmung dient. Der Laserstrahl tritt dann im Bereich der Funktionsausnehmung auf das Bondwerkzeug und erwärmt es.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine in Bezug auf die Montagefähigkeit verbesserte Bondanordnung und ein angepasstes Bondwerkzeug für das laserunterstützte Bonden anzugeben.
  • Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf. Demzufolge umfasst die Bondanordnung ein Bondwerkzeug mit einem Werkzeugschaft, welcher in eine Werkzeuglängsrichtung langerstreckt ausgebildet ist, und mit einer Werkzeugspitze, welche sich an dem Werkzeugschaft anschließt, wobei an der Werkzeugspitze eine erste Stirnseite des Bondwerkzeugs vorgesehen ist, welche ausgebildet ist zur Anlage an ein Verbindungsbauteil, wobei an dem Werkzeugschaft eine zweite Stirnseite des Bondwerkzeugs vorgesehen ist und wobei das Bondwerkzeug eine die erste Stirnseite mit der zweiten Stirnseite verbindende Mantelfläche aufweist. Ferner umfasst die Bondanordnung einen Lasergenerator zum Bereitstellen eines Laserstrahls sowie einen zum Führen des Laserstrahls zu dem Bondwerkzeug ausgebildeten Lichtleiter. An dem Bondwerkzeug ist mantelseitig eine Funktionsausnehmung gebildet. Der Lichtleiter ist dem Bondwerkzeug mantelseitig von außen und beabstandet so zugeordnet, dass der über eine der Funktionsausnehmung zugewandte Stirnseite des Lichtleiter ausgekoppelte Laserstrahl in der Funktionsausnehmung auf das Bondwerkzeug trifft.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der dem Bondwerkzeug von außen zugeordnete Lichtleiter einfach und exakt montiert und positioniert werden kann. Darüber hinaus kann das Bondwerkzeug einfach ausgetauscht werden. Die korrekte Lagezuordnung von Bondwerkzeug beziehungsweise Funktionsausnehmung einerseits und Lichtleiter andererseits kann beispielsweise durch Inaugenscheinnahme manuell geprüft werden.
  • Überdies reduziert sich durch das Vorsehen der Funktionsausnehmung der Wärmefluss von der Werkzeugspitze in Richtung des Werkzeugschafts. Der Wärmefluss ist proportional zu einer Querschnittsfläche des Bondwerkzeugs und die Querschnittsfläche ist aufgrund der Funktionsausnehmung im Vergleich zu einem ansonsten geometrisch identischen Bondwerkzeug ohne Funktionsausnehmung reduziert. Insofern verbessert und beschleunigt sich die Erwärmung der Werkzeugspitze, da weniger Wärme in den Werkzeugschaft gelangt, und der Wirkungsgrad wird erhöht. Zudem muss aufgrund der Materialaussparung weniger Material erwärmt werden.
  • Die Funktionsausnehmung ist an einer Werkzeugmantelfläche vorgesehen, die die erste Stirnseite des Bondwerkzeugs mit der zweiten Stirnseite verbindet. Die erste Stirnseite des Bondwerkzeugs liegt dabei üblicherweise der zweiten Stirnseite des Bondwerkzeugs gegenüber. An der ersten Stirnseite ist eine Bondkontaktfläche vorgesehen, welche dazu dient und ausgebildet ist, beim Herstellen der Bondverbindung an einen Verbindungsbauteil angelegt zu werden. Das Verbindungsbauteil wird dann zum Herstellen der Bondverbindung mit dem Bondwerkzeug gegen ein Substrat beziehungsweise ein Funktionsbauteil angedrückt. Beispielsweise ist an der Unterseite des Bondwerkzeugs eine V-förmige, quer zu der Werkzeuglängsrichtung erstreckte Aufnahmenut zur Zentrierung eines das Verbindungsbauteil bildenden Bonddrahts vorgesehen.
  • Die Werkzeugmantelfläche des Bondwerkzeugs erstreckt sich im Bereich des Werkzeugschafts und der Werkzeugspitze. Ein Übergang vom Werkzeugschaft des Bondwerkzeugs zur Werkzeugspitze ist beispielsweise durch eine Veränderung der Außengeometrie des Bondwerkzeugs definiert. Bei einem Bondwerkzeug für das Ultraschalldrahtbonden verjüngt sich das Bondwerkzeug im Bereich der Werkzeugspitze in Richtung der Unterseite des Bondwerkzeugs beispielsweise keilförmig.
  • Als Lichtleiter für den Laserstrahl kann beispielsweise eine Glasfaser oder ein Glasfaserbündel vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Kunststoff- oder ein Glasstab als Lichtleiter vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Röhrchen oder ein flexibler Schlauch als Lichtleiter zum Führen des Laserstrahls dienen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Funktionsausnehmung nach Art einer Strahlenfalle ausgebildet derart, dass wenigstens eine Begrenzungsfläche der Funktionsausnehmung als eine Umlenkfläche und/oder Absorptionsfläche für den Laser ausgebildet ist. Die Umlenkfläche der Funktionsausnehmung ist zum einen so angeordnet, dass ein in dem Lichtleiter geführter Laserstrahl nach dem Austritt aus dem Lichtleiter auf die Umlenkfläche trifft und dann an ebendieser so umgelenkt wird, dass eine Reflexion in Richtung des Lichtleiters vermieden wird. Die Umlenkfläche der Funktionsausnehmung weist insofern einen von 0° beziehungsweise 90° abweichenden Anstellwinkel zu einer Einfallrichtung des Laserstrahls auf oder ist gekrümmt ausgebildet. Beispielsweise kann die Funktionsausnehmung sich zur Realisierung der Strahlenfallenfunktion keilförmig in Richtung der ersten Stirnseite verjüngen. Vorteilhaft wird durch das Vorsehen der Umlenkfläche vermieden, dass der Laserstrahl in Richtung des Lichtleiters reflektiert wird und diesen beschädigt. Schließlich kann durch das Anstellen der Begrenzungsfläche die von dem Laserstrahl erwärmte Fläche vergrößert werden mit der Folge, dass die Werkzeugspitze homogener erwärmt wird beziehungsweise einer Beschädigung des Werkzeugs durch eine unzulässig hohe lokale Erwärmung entgegengewirkt ist. Ebenso reduziert sich durch die Vergrößerung der erwärmten Fläche die Intensität und in der Folge die Anzahl der beim Aufheizen der Werkzeugspitze ausgelösten Partikel, welche in Richtung des Lichtleiters zurückgeworfen werden und/oder das Substrat beziehungsweise das Funktionsbauteil verschmutzen können.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Funktionsausnehmung jedenfalls teilweise und bevorzugt vollständig an der Werkzeugspitze gebildet. Vorteilhaft begünstigt diese Anordnung die lokale Erwärmung der Werkzeugspitze beziehungsweise es ist einer unerwünschten Erwärmung des Werkzeugschafts entgegengewirkt. Durch die lokale Erwärmung der Werkzeugspitze können die Prozesszeiten reduziert und/oder die Bondbarkeit verbessert werden.
  • Die Funktionsausnehmung kann beispielsweise mittels Drahterodieren und/oder Senkerodieren hergestellt werden. Insofern wird die Funktionsausnehmung nachträglich mantelseitig an einem bereits existierenden Bondwerkzeug ausgebildet. Beispielsweise kann die Funktionsausnehmung unmittelbar beim Herstellen des Bondwerkzeugs ausgebildet werden. Das Bondwerkzeug mit der Funktionsausnehmung kann insofern beispielsweise urformend hergestellt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der Laserstrahl mantelseitig an dem Lichtleiter totalreflektiert. Optional kann der Lichtleiter zur Realisierung der Totalreflektion zumindest abschnittsweise mantelseitig eine Reflexionsbeschichtung vorsehen. Hierdurch kann der Laserstrahl besonders wirksam in dem Lichtleiter geführt werden. Die Reflexionsbeschichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass insbesondere Strahlung mit der speziellen Wellenlänge, wie sie der zur Bereitstellung des Laserstrahls verwendete Laser verwendet, verlustarm von dem Lichtleiter reflektiert und durch den Lichtleiter geführt wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Breite der Funktionsausnehmung stets kleiner als zwei Drittel und bevorzugt kleiner als ein Halb einer korrespondierenden äußeren Breite des Bondwerkzeugs. Die Breite der Funktionsausnehmung und die korrespondierende Breite des Bondwerkzeugs sind dabei - bezogen auf die Werkzeuglängsrichtung - an einer gleichen Stelle des Bondwerkzeugs quer zu der Werkzeuglängsrichtung bestimmt. Vorteilhaft kann durch die Beschränkung der Breite der Funktionsausnehmung eine stets ausreichende mechanische Stabilität des Bondwerkzeugs gewährleistet werden. Zugleich kann gewährleistet sein, dass insbesondere beim Ultraschallbonden die Ultraschallschwingungen wirkungsvoll übertragen werden beziehungsweise sich eine reproduzierbare Biege- und/oder Längsschwingung in dem Bondwerkzeug ausbildet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Funktionsausnehmung als eine Durchgangsausnehmung gebildet. Die Funktionsausnehmung sieht insofern mantelseitig zwei Öffnungen vor, welche bevorzugt einander gegenüberliegen. Vorteilhaft kann durch das Ausbilden der Funktionsausnehmung als Durchgangsausnehmung die Herstellung der Funktionsausnehmung besonders einfach erfolgen. Zugleich kann die durchgehend ausgebildete Funktionsausnehmung dazu dienen, Druckluft zu führen oder einen Luftstrom bereitzustellen, so dass notwendigenfalls die Werkzeugspitze gekühlt wird und insbesondere die Partikel, welche sich beim Erwärmen der Werkzeugspitze ausgelöst haben, seitlich aus dem Bondwerkzeug geführt werden. Darüber hinaus ist die Ausbildung einer Durchgangsausnehmung insbesondere durch Drahterodieren vorteilhaft.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Funktionsausnehmung taschenförmig gebildet sein. Hierdurch kann die Stabilität des Bondwerkzeugs erhöht werden. Zudem verbessert sich die Kapselung des Laserstrahls beziehungsweise einer Streuung des Laserstrahls und einem Auftreffen des Laserstrahls auf Flächen außerhalb des Bondwerkzeugs ist durch die Muldenform besser entgegengewirkt, da die Laserstrahlen durch die geschlossene Seite der Mulde nicht austreten können. Beispielsweise kann die taschen- beziehungsweise muldenförmige Ausnehmung mittels Senkerodieren hergestellt werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 14 auf. Demzufolge sieht das Bondwerkzeug einen in eine Werkzeuglängsrichtung langerstreckten Werkzeugschaft und eine Werkzeugspitze, welche sich an dem Werkzeugschaft anschließt, vor. An der Werkzeugspitze ist eine erste Stirnseite des Bondwerkzeugs vorgesehen, welche ausgebildet ist zur Anlage an ein Verbindungsbauteil. An dem Werkzeugschaft ist eine flächig geschlossene zweite Stirnseite vorgesehen. Das Bondwerkzeug weist darüber hinaus eine die erste Stirnseite mit der zweiten Stirnseite verbindende Mantelfläche auf, wobei an dem Bondwerkzeug mantelseitig eine Funktionsausnehmung ausgebildet ist.
  • Im Sinne der Erfindung ist die zweite Stirnseite des Bondwerkzeugs flächig geschlossen ausgebildet, wenn an ihr keine Ausnehmung vorgesehen. Insbesondere sieht das erfindungsgemäße Bondwerkzeug keine Längsausnehmung vor, die sich von der zweiten Stirnseite bis zu der Funktionsausnehmung erstreckt.
  • Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Bondwerkzeug symmetrisch ausgebildet ist bezüglich einer Längsmittelebene. Es ergeben sich hierdurch besonders vorteilhafte Schwingungseigenschaften für das Bondwerkzeug, sodass sich das symmetrische Bondwerkzeug insbesondere für das Ultraschallbonden und dort im Speziellen zur Verwendung beim Ultraschalldrahtbonden eignet.
  • Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen. Dort erwähnte Merkmale können jeweils einzeln für sich oder auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Erfindungsgemäß beschriebene Merkmale und Details der Bondanordnung gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bondwerkzeug und umgekehrt. So kann auf die Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung und haben keinen einschränkenden Charakter.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Vorderseitenansicht eines erfindungsgemäßen Bondwerkzeug mit einer mantelseitig ausgebildeten Funktionsausnehmung, welche als Durchgangsausnehmung im Bereich einer Werkzeugspitze des Bondwerkzeugs ausgebildet ist, in einer ersten Ausführungsform,
    • 2 ein Detail X des Bondwerkzeugs nach 1 in einer vergrößerten Darstellung,
    • 3 eine Längsseitenansicht des Bondwerkzeugs nach 1,
    • 4 eine Unterseitenansicht des Bondwerkzeugs nach 1,
    • 5 eine perspektivische Ansicht auf das erfindungsgemäße Bondwerkzeug nach 1 mit einer Darstellung eines auf die Funktionsausnehmung treffenden Laserstrahls mit einem fokussierten Strahlengang,
    • 6 eine Seitenansicht des Bondwerkzeugs mit dem Laserstrahl nach 5,
    • 7 eine Seitenansicht des Bondwerkzeugs mit dem Laserstrahl mit einem kollimierten Strahlengang,
    • 8 eine Seitenansicht des Bondwerkzeugs mit dem Laserstrahl mit einem divergenten Strahlengang,
    • 9 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bondwerkzeugs in einer Vorderseitenansicht,
    • 10 das Bondwerkzeug nach 9 in einer Längsseitenansicht,
    • 11 das Bondwerkzeug nach 9 in einer Unterseitenansicht und
    • 12 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bondwerkzeugs in einer Vorderseitenansicht.
  • Die Figuren zeigen voneinander verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Bondwerkzeugs. Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es werden lediglich die Unterscheidungsmerkmale der auf das erste Ausführungsbeispiel folgenden Ausführungsbeispiele zu dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Im Übrigen stimmen die Ausführungsbeispiele überein.
  • Ein erfindungsgemäßes Bondwerkzeug nach den 1 bis 4 sieht einen Werkzeugschaft 3 vor, welcher in eine Werkzeuglängsrichtung 10 langerstreckt ausgebildet ist. Ferner sieht das Bondwerkzeug 1 eine Werkzeugspitze 4 vor, welche sich an den Werkzeugschaft 3 anschließt. Die Werkzeugspitze 4 des Bondwerkzeugs 1 weist eine erste Stirnseite 17 auf. Der ersten Stirnseite 17 gegenüberliegend ist an dem Werkzeugschaft 3 eine zweite Stirnseite 6 vorgesehen. Die zweite Stirnseite 6 ist flächig geschlossen, das heißt ohne Ausnehmung beziehungsweise Öffnung ausgebildet. Im Bereich der zweiten Stirnseite 6 wird das Bondwerkzeug 1 beim Bonden in einer Aufnahme des Bondautomaten gehalten. Zudem sieht das Bondwerkzeug 1 eine Mantelfläche vor, die die erste Stirnseite 17 und die zweite Stirnseite 6 verbindet.
  • An der ersten Stirnseite 17 ist eine quer zu der Werkzeuglängsrichtung 10 erstreckte Aufnahmenut. Die Aufnahmenut ist ausgebildet zur Aufnahme eines nicht dargestellten als Verbindungsbauteil beim Bonden dienenden Bonddrahts. Im Bereich der Aufnahmenut liegt das Bondwerkzeug 1 beim Herstellen der Bondverbindung mit einer Bondkontaktfläche 7 mantelseitig an dem Bonddraht an.
  • Im Bereich der Werkzeugspitze 4 ist überdies eine Funktionsausnehmung 8 gebildet. Die Funktionsausnehmung 8 ist an der Mantelfläche 16 des Bondwerkzeugs 1 gebildet. Die Funktionsausnehmung 8 ist als eine Durchgangsausnehmung gebildet. Sie ist orthogonal zur Werkzeuglängsrichtung 10 orientiert.
  • Die Funktionsausnehmung 8 sieht in einem der zweiten Stirnseite 6 beziehungsweise dem Werkzeugschaft 3 zugewandten Bereich eine konstante Breite 12 vor und verjüngt sich dann in Richtung der Unterseite 17 der Werkzeugspitze 4 keilförmig. Im Bereich der keilförmigen Verjüngung sind zwei einander gegenüberliegende Begrenzungsflächen 9 der Funktionsausnehmung 8 als Absorptions- beziehungsweise Umlenkflächen für einen Laserstrahl 2 gebildet. Die Umlenkflächen 9 sind eben ausgebildet und in einem spitzen Anstellwinkel 15 zur Werkzeuglängsrichtung 10 geneigt angeordnet.
  • Eine orthogonal zu der Werkzeuglängsrichtung 10 bestimmte Breite 12 der Funktionsausnehmung 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung jeweils kleiner als zwei Drittel einer korrespondierenden äußere Breite 11 des Bondwerkzeugs 1. Das Bondwerkzeug 1 sieht insofern auch im Bereich der Funktionsausnehmung 8 stets ausreichend viel Material vor, um eine hinreichende mechanische Stabilität zu gewährleisten.
  • Bezogen auf eine Längsmittelebene 13 des Bondwerkzeugs 1 ist ebendieses symmetrisch ausgebildet. Die Symmetrie begünstigt die Schwingungseigenschaften des Bondwerkzeugs 1.
  • In den 5 und 6 ist das Bondwerkzeug 1 dargestellt, während der Laserstrahl 2, der von einem nicht dargestellten Lasergenerator der erfindungsgemäßen Bondanordnung bereitgestellt wird, von schräg oben vorne im Bereich der Funktionsausnehmung 8 auf das Bondwerkzeug 1 trifft. Es ist dabei zwischen einer Einfallrichtung 5 des Laserstrahls 2 und der Längsrichtung 10 des Bondwerkzeugs ein spitzer Einfallwinkel von etwa 30° gebildet.
  • Der Laserstrahl 2, der von dem Lasergenerator bereitgestellt wird, wird über einen nicht dargestellten Lichtleiter zu dem Bondwerkzeug geführt. Während der Lasergenerator bevorzugt ortsfest angeordnet ist, wird bevorzugt wenigstens ein Teil des Lichtleiters an einem der Positionierung des Bondwerkzeugs 1 dienenden, verfahrbar gehaltenen Bondkopf des Bondautomaten festgelegt sein und beim Positionieren des Bondkopfs mitbewegt werden. Der Lichtleiter ist dem Bondwerkzeug 1 dabei beabstandet und mantelseitig von außen zugeordnet und so positioniert, dass der über eine der Funktionsausnehmung zugewandte Stirnfläche des Lichtleiters ausgekoppelte Laserstrahl 2 in der Funktionsausnehmung 8 auf das Bondwerkzeug 1 trifft und dieses insbesondere im Bereich der Werkzeugspitze 4 erwärmt.
  • Der Laserstrahl 2 ist fokussiert. Zur Fokussierung des üblicherweise divergent aus dem Lichtleiter austretenden Laserstrahls 2 ist beispielsweise eine Fokussierlinse oder eine andere geeignete strahlenformende Optik im Strahlengang des Laserstrahls 2 zwischen dem Lichtleiter und dem Bondwerkzeug 1 angeordnet.
  • 7 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bondanordnung mit dem Bondwerkzeugs 1 und dem Laserstrahl 2, der wie gehabt in der Funktionsausnehmung 8 auf das Bondwerkzeug trifft. Der Laserstrahl 2 weist vorliegend einen kollimierten, das heißt jedenfalls annähernd parallel gerichteten Strahlengang auf. Es ist hierzu beispielsweise eine nicht dargestellte Kollimatoroptik im Strahlengang des Laserstrahls vorgesehen.
  • In 8 ist mittels der erfindungsgemäßen Bondanordnung ein divergierender Laserstrahl 2 bereitgestellt, der in Bekannter Weise in der Funktionsausnehmung 8 auf das Bondwerkzeug trifft. Da der Laserstrahl 2 üblicherweise divergent aus dem Lichtleiter der Bondanordnung ausgekoppelt wird, kann auf eine strahlenformende Optik im Strahlengang des Laserstrahls 2 verzichtet werden.
  • Eine erste alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bondanordnung ist in den 9 bis 11 dargestellt. Das Bondwerkzeug sieht hierbei eine gleich geformte, nunmehr jedoch taschen- beziehungsweise muldenförmig gebildete Funktionsausnehmung 8 vor. Die Funktionsausnehmung 8 ist insofern nicht als Durchgangsausnehmung ausgebildet. Sie ist vorderseitig durch eine Wandung 18 begrenzt und zu einer Rückseite hin geöffnet. Der Laserstrahl 2 wird insofern von der Rückseite in die Funktionsausnehmung 8 gerichtet sein. Ansonsten entspricht die Bondanordnung der vorstehend diskutierten.
  • Während nach den ersten beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung die Funktionsausnehmung 8 sich in Richtung der ersten Stirnseite 17 der Werkzeugspitze 4 keilförmig verjüngt, sieht das in der 12 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung eine im Querschnitt rechtwinklige Funktionsausnehmung 8 mit der in die Werkzeuglängsrichtung 10 konstanten Breite 12 vor. Die Funktionsausnehmung 8 ist wie gehabt vollständig im Bereich der Werkzeugspitze 4 angeordnet und als Durchgangsausnehmung realisiert. Selbstverständlich kann hier alternativ vorgesehen sein, dass die Funktionsausnehmung 8 taschenförmig gebildet ist.
  • Nach einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Breite 12 der Funktionsausnehmung 8 sich in Richtung der Unterseite 17 jedenfalls abschnittsweise vergrößern. Beispielsweise kann der Funktionsausnehmung 8 kegelförmig beziehungsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Breite 12 der Funktionsausnehmung 8 so bestimmt sein, dass der Laserstrahl nicht auf die seitlichen Begrenzungsflächen der Funktionsausnehmung 8 trifft sondern auf eine der ersten Stirnseite 17 des Bondwerkzeugs 1 zugeordnete untere Begrenzungsfläche der Funktionsausnehmung 8.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018120822 [0002]

Claims (15)

  1. Bondanordnung umfassend ein Bondwerkzeug (1) mit einem Werkzeugschaft (3), welcher in eine Werkzeuglängsrichtung (10) langerstreckt ausgebildet ist, und mit einer Werkzeugspitze (4), welche sich an dem Werkzeugschaft (3) anschließt, wobei an der Werkzeugspitze (4) eine erste Stirnseite (17) des Bondwerkzeugs (1) vorgesehen ist, welche ausgebildet ist zur Anlage an ein Verbindungsbauteil, wobei an dem Werkzeugschaft (3) eine zweite Stirnseite des Bondwerkzeugs (1) vorgesehen ist und wobei das Bondwerkzeug (1) eine die erste Stirnseite (17) mit der zweiten Stirnseite verbindende Mantelfläche (16) aufweist, umfassend einen Lasergenerator zum Bereitstellen eines Laserstrahls (2) und umfassend einen zum Führen des Laserstrahls (2) zu dem Bondwerkzeug (1) ausgebildeten Lichtleiter, wobei an dem Bondwerkzeug (1) mantelseitig eine Funktionsausnehmung (8) gebildet ist und wobei der Lichtleiter dem Bondwerkzeug (1) mantelseitig von außen und beabstandet so zugeordnet ist, dass der über eine der Funktionsausnehmung (8) zugewandte Stirnseite des Lichtleiter ausgekoppelte Laserstrahl (2) in der Funktionsausnehmung (8) auf das Bondwerkzeug (1) trifft.
  2. Bondanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsausnehmung (8) als eine Strahlenfalle ausgebildet ist derart, dass wenigstens eine Begrenzungsfläche der Funktionsausnehmung (8) als eine Umlenkfläche (9) für den Laserstrahl ausgebildet ist und einen von 0° und von 90° abweichenden Anstellwinkel (15) aufweist zu einer Einfallrichtung (5) des Laserstrahls (2) und/oder gekrümmt ausgebildet ist.
  3. Bondanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsausnehmung (8) jedenfalls teilweise an der Werkzeugspitze (4) gebildet ist.
  4. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsausnehmung (8) sich hin zu der ersten Stirnseite verjüngt und/oder die erste Stirnseite (17) und/oder die zweite Stirnseite flächig geschlossen ausgebildet ist.
  5. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsausnehmung (8) durch Drahterodieren und/oder durch Senkerodieren und/oder durch additive Fertigungsverfahren und/oder urformend und/oder spanend hergestellt ist.
  6. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter eine Glasfaser oder ein Glasfaserbündel aufweist und/oder dass der Lichtleiter und/oder die Glasfaser(n) von außen zumindest abschnittsweise beschichtet ist mit einer Reflexionsbeschichtung.
  7. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine quer zu der Werkzeuglängsrichtung (10) bestimmte Breite (12) der Funktionsausnehmung (8) stets kleiner ist als zwei Drittel und bevorzugt kleiner ist als ein Halb einer korrespondierenden Breite (11) des Bondwerkzeugs (1).
  8. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bondwerkzeug (1) mit der Funktionsausnehmung (8) symmetrisch zu einer Längsmittelebene (13) des Bondwerkzeugs (1) ausgebildet ist und/oder dass ein Querschnitt der Funktionsausnehmung (8) jedenfalls abschnittsweise konstant ist.
  9. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsausnehmung (8) taschenförmig ausgebildet ist.
  10. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsausnehmung (8) als eine Durchgangsausnehmung ausgebildet ist.
  11. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite (12) des Bondwerkzeugs (1) im Bereich der Werkzeugspitze (4) in Richtung der ersten Stirnseite (17) reduziert und/oder dass an der ersten Stirnseite eine Bondkontaktfläche (7) für das Verbindungsbauteil vorgesehen ist.
  12. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallgenerator vorgesehen ist und dass der Ultraschallgenerator mit dem Bondwerkzeug derart zusammenwirkt, dass das Bondwerkzeug (1) mittels des Ultraschallgenerators zu Ultraschallschwingungen und bevorzugt zu Ultraschallbiegeschwingungen anregbar ist.
  13. Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einfallrichtung (5) des Laserstahls (2) und der Werkzeuglängsrichtung (10) ein Einfallwinkel (14) von maximal 90° und bevorzugt von 60° oder weniger und besonders bevorzugt von 30° +/- 10° gebildet ist.
  14. Bondwerkzeug (1), insbesondere für eine Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem in eine Werkzeuglängsrichtung (10) langerstreckten Werkzeugschaft (3) und mit einer Werkzeugspitze (4), welche sich an dem Werkzeugschaft (3) anschließt, wobei an der Werkzeugspitze (4) eine erste Stirnseite (17) des Bondwerkzeugs (1) vorgesehen ist, welche ausgebildet ist zur Anlage an ein Verbindungsbauteil, wobei an dem Werkzeugschaft (3) eine flächig geschlossene zweite Stirnseite des Bondwerkzeugs (1) vorgesehen ist und wobei das Bondwerkzeug (1) eine die erste Stirnseite (17) mit der zweiten Stirnseite verbindende Mantelfläche (16) aufweist, wobei an dem Bondwerkzeug (1) mantelseitig eine Funktionsausnehmung (8) ausgebildet ist.
  15. Verwendung einer Bondanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder eines Bondwerkzeugs (1) nach Anspruch 14 für das laserunterstützte Ultraschallbonden und bevorzugt für das laserunterstützte UltraschallDrahtbonden.
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