DE19608725A1 - Verfahren zum Verbinden einer lackbeschichteten Drahtspule mit Spulenanschlüssen eines Trägersubstrats - Google Patents

Description

Es finden zunehmend Systeme Verbreitung, bei denen Daten zwi­ schen einem stationären Terminal und einem tragbaren und da­ mit beweglichen Transponder auf kontaktlosem Weg ausgetauscht werden. Meist wird hierbei der Transponder vom Terminal auch mit Energie auf kontaktlosem Weg versorgt. Ein Transponder ist hierbei eine Vorrichtung mit einem wenigstens einen Da­ tenspeicher sowie eine Steuerlogik umfassenden Schaltkreis, einer Sende- und Empfangselektronik, einem Energiespeicher sowie einer Sende- und Empfangsantenne. Die Schaltungsteile sind zumeist auf einem einzigen Halbleiterchip integriert und eine einzige Antenne kann sowohl zum Senden als auch zum Emp­ fangen dienen.

Der Halbleiterchip und die Antennenspule(n) sind dabei meist auf einem Systemträger angeordnet und miteinander verbunden. Die Antennenspule besteht zumeist aus lackisoliertem Kupfer­ draht, der einerseits sehr hart und andererseits dicker als die üblicherweise in der Mikroelektronik verwendeten Drähte, wie beispielsweise Bonddrähte, ist. Die mit dem Chip zu ver­ bindenden Enden sind üblicherweise nicht abisoliert.

Die Verbindung der Enden dieser Antennenspule mit Spulenan­ schlüssen des Transponders, die meist auf dem Systemträger angeordnet sind, kann mittels Thermokompressionsschweißen ge­ schehen. Bei diesem Verfahren werden zwar keine Zusatzwerk­ stoffe benötigt und die Drahtenden müssen vor dem Verschwei­ ßen nicht entlackt werden. Jedoch besteht die Gefahr von Lackspritzern und es gibt nicht unerhebliche Temperaturein­ flüsse auf Spule und Systemträger. Außerdem haben die hierfür erforderlichen Thermoden eine nur geringe Lebensdauer.

Es ist auch möglich, die Spulenenden mit den Anschlüssen zu verlöten. Allerdings ist hier ein löttaugliches Spulenmateri­ al erforderlich, was zu erhöhten Kosten führt. Außerdem be­ steht die Gefahr der Verschmutzung durch Flußmittel. Aufgrund des Erfordernisses eines Zusatzwerkstoffes ist dieses Verfah­ ren aufwendiger und weniger leicht automatisierbar und teu­ rer.

Eine weitere Verbindungsmethode ist das Kleben. Hierfür ist jedoch ebenfalls eine spezielle - und damit teuere - klebe­ taugliche Spule erforderlich. Außerdem weist dieses Verfahren eine geringere Zuverlässigkeit auf.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden einer lackbeschichteten Drahtspule mit Spulen­ anschlüssen eines Trägersubstrats anzugeben, das die Nachtei­ le der bekannten Verfahren vermeidet und dabei leicht automa­ tisierbar ist.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angege­ ben.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren müssen in vorteilhafter Wei­ se die Drahtenden vor dem Verschweißen nicht entlackt werden. Dadurch entfällt ein Arbeitsgang, was zu einem niedrigeren Spulenpreis führt. Bei diesen Verbindungsverfahren sind au­ ßerdem keine Zusatzwerkstoffe erforderlich. Da die zum Ver­ schweißen erforderliche Energie lediglich in Form von Ultra­ schall und Druck zugeführt wird, treten keine negativen Tem­ peratureinflüsse auf weitere Bestandteile des Transponders auf. Das Verfahren ist überdies gut automatisierbar. Ein be­ sonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die ho­ he Standzeit des verwendeten Schweißwerkzeugs, einer Sonotro­ de.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen die

Fig. 1 und 2 in schematischer Weise eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seiten- und Vorderansicht.

In Fig. 1 ist ein nicht abisoliertes Drahtende 1 darge­ stellt, das mit einem Substrat 2 verbunden werden soll. Hier­ zu ist eine Sonotrode 3 über eine Wippe mit Wegmeßsystem 4 mit einem Ultraschall-Booster 5 verbunden.

Der Vorgang läuft dabei wie folgt ab: Nach dem Start senkt sich die Sonotrode 3 bis auf die Oberfläche des Drahtes 1 ab. Beim Aufsetzen wird das Wegmeßsystem 4 auf Null gesetzt und die voreingestellte Schweißkraft aufgebracht. Nach einer de­ finierten Vorverformung mit konstanter Aufsetzkraft wird der Ultraschall zugeschalten und die Sonotrode 3 mittels des Ul­ traschall-Boosters 5 schwingungserregt. Nach einer vorgegebe­ nen Zeit, die der Dauer für das Abreiben des Isolierlacks entspricht, wird die Schweißkraft weiter erhöht. Nach dem Er­ reichen einer vorgegebenen Verformung des Drahtes, die über den Verfahr- bzw. Drehweg der Wippe eingestellt werden kann, wird der Schweißvorgang beendet. Dieser Verformungsgrad steht in Korrelation mit dem Schweißergebnis und muß in Vorversu­ chen ermittelt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Verbinden einer lackbeschichteten Drahtspule mit Spulenanschlüssen eines Trägersubstrats durch einen Schweißvorgang, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schweißen erforderliche Energie in Form von Ultraschall zuge­ führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abisolierung und die zum Schweißen nötige Er­ wärmung der Verbindungsstelle zwischen der Drahtspule und den Spulenanschlüssen nur durch Reibung zwischen dem Draht und dem Spulenanschluß erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schweißvorgang bei Erreichen einer vor­ gebbaren Verformung des Drahtes beendet wird.