专利名称：与导线接触用的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的方法以及一种具有权利要求29或34所述特征的、实施该方法用的设备。
特别是，在制造布置在一基片上的并包括以一线圈和一与一线圈末端接触的芯片单元作为基本元件的应答器组件的过程中，证明线圈末端与芯片单元连接面的接触是一个特殊问题。这个问题的根本原因在于需要相互连接的元件的尺寸太小。例如芯片单元的一般呈正方形或近似正方形的连接面，通常具有100到150μm的边长。作为线圈导线，特别是构成低频线圈所采用的线圈导线，是用直径一般为约50μm的铜导线制成的。
根据WO 91/16718大体上可以推知，以往是通过某种办法规避了线圈导线末端与一芯片单元的连接面的直接接触，即采用了一种具有扩大了的连接面的接触基片作为布置在线圈基片上的一线圈的线圈导线末端与芯片单元的连接面之间的耦合元件，这样，由于与线圈导线的直径相比，接触基片接触面的尺寸很大，因而不必对线圈导线末端与接触面之间的相对位置的定位精度提出严格要求，就能实现接触。由于按这种已知的方法，为了与扩大了的基片连接面实施接触，芯片单元配置了附加的接触导体，因此，根据WO 91/16718的已知制造方法，为了最终在芯片单元的连接面与线圈之间建立导电接触，总共至少需要三个实施接触的步骤。
据此，本发明的目的是，提出一种能实现导线末端在一芯片单元连接面上的直接接触的方法和设备。
上述目的是通过具有权利要求1所述特征的方法和具有权利要求29或34所述特征的设备而实现的。
按照本发明的方法，在制造布置在一基片上并包括一线圈和一芯片单元的应答器组件时，在第一工作阶段中是将线圈导线通过芯片单元的给定的连接面或容纳该连接面的空间被导向，并固定到基片上。照此，在完成了第一方法步骤后，能获得线圈导线相对于连接面的被精确限定的对准。然后，在第二方法步骤中借助一连接装置实现导线与连接面的连结。
根据本发明的方法，为了实现芯片单元与线圈末端的接触，没有必要提供一单独的在其上形成扩大连接面的接触基片。而恰恰是，把总之当作线圈的基片使用的、并在例如需要利用应答器组件制造一芯片插件时由一块与芯片插件尺寸相当的弧开塑料底板构成的线圈基片，实际上充当实现线圈末端相对于芯片单元连接面的相对定位接触或定位手段。在这种情况下，芯片单元既可以布置在为此目的而提供的基片的空隙里，也可以设置在基片的表面上。第一种可采用的办法可使或在导线固定之前有选择地把芯片单元布置在空隙里，或者也可只在导线固定之后把芯片单元引进空隙里，以便尔后再完成导线在连接面上真正的接触。
采用本发明的方法，通过把导线固定在线圈基片上，可简化导线与芯片单元连接面的接触。
权利要求2和3所描述的对象就是本方法的较佳实施例。
本发明方法的一种变型，也可以与权利要求1所述方法无关，采用一种较可取的把导线放到基片上的布置方案，实现连接面与导线的接触。按这一变型，在横对布线平面的方向上向导线施加超声，由超声作用诱导的布线装置的横向运动与发生在布线平面上的布线运动相叠加。
布线运动与使导线截面埋入基片表面或紧贴基片表面的横向运动的叠加，可使布线装置连续工作，从而使导线不仅在规定的连接点范围内，而且可超越任意长度，与基片表面实现连接，无须中断本来的布线运动。此外，在导线截面至少部分埋入到或紧贴基片表面方面，证明超声诱导横向运动特别有效，因为超声诱导的运动发生在埋入方向，而不是横向，如用本文开头所述方法时发生的那种情况。
当超声诱导横向运动沿着与布线运动的轴线夹角可改变的横向运动轴线发生时，证明特别有利。这种情况下，有可能根据特定的需要对横向运动轴线进行调整。因此，在根据基片材料的属性希望导线的温度上升的情况下，可以更多地按布线运动轴线的方向调整横向运动轴线，以求获得更大一些的纵向分力作用在导线上，通过随之发生的与导线导向装置的摩擦作用，该纵向分力可导致导线升温。为了使导线埋入基片表面的埋入速度尽可能大一些，最好能把横向运动轴线调整到相对布线运动轴线成45°角以下，以便在基片材料中产生尽可能最大的剪切效应(Schubeffekt)。
为了改变导线挤入基片表面的挤入深度，可以改变超声频率和(或)布线运动轴线与横向运动轴线的夹角。
对于在把导线作为线圈敷设到基片表面上后使导线与芯片单元连接面连接起来的连接方法来说，如果让线圈末端部分和线圈始端部分经基片空隙而被引开，能在不受基片材料影响的情况下随后实现基片单元连接表面与线圈始端部分和线圈末端部分的连接，这样的方法可被证明是特别有利的。
为了能在空隙的彼此相对的空隙边缘之间尽可能实现线圈始端部分与线圈末端部分的直线对准，最好是在空隙范围内断续对导线施加超声。
为在跨越范围内跨越已经敷设好的一段导线，对导线断续施加超声也被证明是有利的，为此，可把导线补充引导到相对布线平面一定距离的跨越平面上的跨越范围内。这样可以做到既能使导线交叉，而又不会发生因导线相互碰撞造成可能干扰导线绝缘的损害。
以上用不同的实施型式说明的利用一基片、一敷设在基片上的线圈和一与线圈连接的芯片单元制造插件模块的方法，也已被证明是特别有利的。为此，在布线阶段，借助布线装置在基片上构成一带有线圈始端部分和线圈末端部分的线圈，并在随后的连接阶段，借助一连接装置实现线圈始端部分和末端部分与芯片单元连接面的连接。
运用本发明的方法，通过把在基片上敷设导线与从任何一片基片着手制造插件模块的方法结合起来，只要它允许导线至少部分地埋入基片表面或允许导线紧贴基片表面，就能构成便于手工操作的插件模块作为半成品应用到芯片插件的制造中。为了制造芯片插件，插件模块一般两面都要加设防护层压塑料。根据基片材料的构成和厚度，可以通过让导线截面以或多或少的固定形式挤入基片表面(在基片是由热塑材料构成时)，或通过让导线完全紧贴地固定到基片表面，即通过把导线与基片表面粘贴起来的办法，实现导线与基片材料的结合。例如，当基片材料属于毛皮类或织物类载体时，就适合于后一种情况。
特别是，在制造纸扎带或插件板扎带时，例如象用作行李识别的那种扎带，经过置于导线与基片表面之间的粘合剂层实现导线与基片表面之间的结合，已经证明是有利的。为此，在周边范围内经过粘合剂层将导线紧贴在基片表面上。当导线有适当的表面涂层时，例如有底漆时，可由表面涂层构成粘合剂层。
对于上文所述本发明方法的应用情况，采用热压结合法实现线圈始端部分和线圈末端部分与芯片单元连接面的结合，已证明是特别有效的。
提高应用上文所述本发明方法的效率的另外一种途径是，当同时制造一批插件模块时，在给料阶段，将一批集合在一起供一次使用的基片输送给一包括许多布线装置和连接装置的插件模块生产设备，接下来在布线阶段让一批线圈同时在排列成行的基片上生成，然后在连接阶段让一批芯片单元经过其连接面与诸线圈连接，最后在拆分阶段把诸插件模块从坯件联合体上拆分开来。
此外，使用本发明的方法制造旋转对称的线圈体也被证明是有利的，为此，金属导线被敷设在一构成线圈架并相对于布线装置旋转的基片上。在形成旋转运动时可能发生的情形是，要么布线装置不动，使基片处于绕其纵向轴线转动的状态，要么基片不动，让布线装置在一运动轨道上绕基片的纵向轴线运动，或者以上两种运动形式叠加。
应用上述本发明方法特别适合于制造与振动薄膜整体结合的扬声器组件的活动线圈。
根据本发明方法的另一用途，本发明的方法用于借助一种以超声作用于线状导体的布线装置把导线敷设到基片上，以制造扁形电缆，为此，根据所需导线的数量，把相应数量的布线装置相对于扁形基片的纵向轴线沿横向布置，并在基片与布线装置之间沿基片的纵向轴线方向作相对运动。
为了在导线与用铝质表面构成的芯片单元的连接面之间实现稳的和操作可靠的接触，特别是在采用铜导线时，对连接面的铝质表面进行预处理是有好处的。按照本发明方法的一特别优越的实施例，对铝质表面的预处理在一定程度上被结合到真正的连接过程中，并实现导线与连接面的接触，即通过利用被设计成超声装置的连接装置完成导线与连接面的连接。为此，用超声装置的超声振动以机械方式清除附着在铝质表面上的氧化层。这种对有氧化层的铝质表面进行清理的方式基本上与真正的连接过程同时完成，它显示出特别的优越性，即在防止连接部位免受环境影响方面可以不必采取特别的措施，例如形成惰性或还原气体保护层以防止在实施连接过程之前重新形成新的氧化层。
相反地，如果作为上述与超声连接相结合的超声诱导去除氧化层的替代方案，选择与真正的连接过程相脱节的预处理或净化方法，则连接过程本身可在一惰性或还原气体保护层中进行。
为了清理连接面的铝质表面上的氧化层，采用有广泛选择性的腐蚀法被证明特别有利。干腐蚀法(Trockenatzverfahren)的一个用例是离子束腐蚀法。但是，采用简单可行的方法，例如湿腐蚀法或通过激光冲击，特别是激发物激光冲击(Excimerlaser-Beaufschlagung)去除氧化层，也是有利的。
为了防止铝质表面被重新氧化，也可以在铝质表面上喷涂多层的接触敷涂层，即涂敷一层锌酸盐层作为中间层，然后在其上再加一层与导线接触的连接层。其中，锌酸盐层的主要作用是去除铝质表面上的氧化层，而可由镍或钯或相应的合金构成的连接层是为了改善一般作导线使用的铜线的附着。
在采用超声装置建立导线与连接面的连接的情况下，当超声作用于导线的振动负荷基本上在平行于连接面的平面上，并在横向大致上与导线纵向轴线成直角时，被证明特别有利。由于超声横对导线纵向轴线作用于导线，凭借沿连接面纵向两侧固定在基片上的导线的横向弹性，导线与铝质表面之间可能实现最大可能的相对运动。
与预处理的方式以及连接方法的选择无关，如果采用弧形塑料底板作为线圈基片，并用它同线圈和芯片单元一起构成制造信用卡或类似物用的插件埋入件。也可以有与此不同的线圈架设计方案，不管每一个具体的设计怎样，各种情况下都必须能实现导线相对于芯片单元的更可靠的两侧固定。因而，甚至芯片的某种悬挂式的布置和“悬浮收置”，都是可能的。这样，即使利用弧形纸片作线圈基片也是可能的，这种情况下，导线可以经过预设在弧形纸片上并粘合在导线上的粘合层或经过导线本身的粘合层(例如底漆层)固定在基片上。
不管所采用的线圈基片的类型怎样，如果通过把布线装置放置在基片上直接把导线排列成线圈形状，并且该布线装置能实现导线与基片表面的连续连接的或分散的连接，以便把导线固定到基片上，这种办法已被证明是特别有利的。尤其在采用塑料基片的情况下，当以超声装置为布线装置时，由于超声装置可使导线截面部分地埋入基片表面并因附着状态良好而能实现固定，因而被证明是有利的。
当为了在基片上敷设和固定导线所使用的超声装置以横对导线纵向轴线和横对基片表面的振动负荷作用于导线时，以及为了连接导线与连接面所使用的超声装置以基本上平行于基片的平面和横对导线纵向轴线的振动负荷作用于导线时，可使导线在基片表面上的固定特别良好，以及导线与芯片单元连接面的连接特别可靠。
利用超声把线状导体敷设到基片上的布线装置配有一导线导向器和一超声发生器，其中超声发射器与导线导向器按规定的方式相连，即导线导向器引导超声振动沿纵轴方向输出。
当适合于实施本发明方法的设备配有一超声装置，该超声装置配有能部分地覆盖导线截面的带有超声震荡器的振动冲头，而且使该超声震荡器以振动冲头的振动负荷横对着被振动冲头引导的导线纵向轴线时，情况是有利的。
根据本发明设备的一较佳实施例，超声装置与一导线布线装置联接。
如果超声装置的超声震荡器同时用来对布线装置发射超声负荷，并为此大致上在布置超声震荡器时做到使其作用方向是可变的，则可使本发明设备的构成特别简单。
根据另一替代技术方案，布线装置具有权利要求34中所述的特征。另一个有利的结构形式具有权利要求35中所述的特征。
当布线装置配有导线穿引毛细管，且该毛细管至少在导线导向器口承范围内是纵轴平行布置在导线导向器内时，则该布线装置结构形式被证明是有利的。这样可以保证，在导线导向器口承范围内，导线的轴向进给运动不受超声诱导的横向负荷的影响。而超声负荷是作用于导线的长度方向。
但是，为了把导线引入导线导向器，只有当导线导向器在离开导线引入口承一定距离上设有至少一斜对着导线纵轴的导线引入通道时，才被证明是有利的。
为了在导线导向器口承范围内使导线避免超声诱导的横向负荷，当超声发射器与导线导向器共轴布置时，可能有所助益。
下面，根据附图举例说明本发明的方法和实施本发明方法的设备。图中
图1是利用超声在基片上敷设导线的示意图；图2是表示一埋入基片的导线的电子显微镜照片；图3是利用超声敷设导线用的布线装置；图4是以线圈形式敷设在基片上的导线，其端头经导线上的一空隙而被引开；图5是相对图4有所改变的线圈形配置，其端头经一基片空隙而被引开；图6是芯片单元(Chipeinheit)在图5所示基片空隙中的布局；图7是图5所示导线端头与插入空隙中的芯片单元的连接面的连接；图8是制造插件模块(Kartenmodulen)的生产设备；图9是利用超声导线在旋转对称线圈体上的敷设；图10是用超声布线法在圆筒形线圈体上制成的扬声器组件的活动线圈；图11是以扁形电缆配设的导线的的纵剖面图；图12是另一利用超声敷设导线用的布线装置。
图13是带有一由线圈和芯片单元构成的应答器组件的芯片插件的插片埋入件(Karteninlet)；图14是图13所示插片埋入件的“Ⅱ-Ⅱ”截面的截面图，用来说明制作方法；图15是图13所示插片埋入件的“Ⅲ-Ⅲ”截面的截面图；图16是对应图14的另一视图，用来说明芯片单元作补充用途时的另一种替代方法；图17是芯片单元根据图16作补充用途时实施接触的方法；图18是根据图17所示方法实施接触时一种芯片连接面的可能的接触金属敷涂层(Kontaktmetallisierung)；图19是另一种芯片连接面的可能的接触金属敷涂金属层；图20是对应图14的另一视图，表示布置在线圈基片上的应答器组件。
图1用示意图表示利用一经受超声作用并配有导线导向器(Drahtfuhrer)23的布线装置22把导线20敷设到基片21上的情形。
图1中所示布线装置22被设计为可沿三轴线运动并在超声作用下工作，由超声激起导线导向器的横向震荡运动(箭头24)，在图1所示的例子中，震荡运动的方向垂直于由一基片表面27的两侧边25、26绷紧的布线平面28。
布线时，导线依靠沿箭头29方向的进给运动被从导线导向器口承(Drahtfuhrermundstuck)30中引出来，同时，导线导向器23作平行于布线平面28的布线运动29，根据图1中已经敷设到基片21上的导线部分的分布可以领会这一布线运动的情况。这一布线运动在前侧边25的范围内沿箭头29的方向行进，并与横向震荡运动24叠加。结果引起了导线导向器口承30以与超声频率相对应的高速度对导线20的反复撞击或冲击，这导致了对接触部位32范围内的基片材料的压缩和/或位移。
图2以大致对应于图1中显示的Ⅱ-Ⅱ截面的截面图的形式表示导线20沉入基片21中的情形。图中示出的基片是一种PVC(聚氯乙烯)薄膜，为了埋入导线20，经过布线装置22，例如以50W的超声功率和40kHz的超声频率作用到该导线上。对上面提到的基片材料来说，导线导向器口承30对基片表面27施加的压紧力可在100到500N的范围内。由图2所示得知，根据已进行的一次试验，通过调整上述参数，导线20埋入基片21后对基片材料的压缩基本上可使基片材料形成图中所示的月牙形压缩区33。
图1所示的布线原则可以普遍使用。例如偏离下文详细说明的应用于制造插件模块(图4到7)的原则也可应用于塑料壳内线圈的布线，例如为了构成无绳电话(移动电话)的天线，或是为了构成感测器的测量线圈。
图3用一详图表示配有超声发生器34的布线装置22，超声发生器34与导线导向器23共轴布置，并与之在连接部分35内刚性连接。图3所示布线装置22被设计成全部旋转对称的。导线导向器23有一纵向中心孔36，该纵向孔在导线导向器口承30范围内过渡到导线毛细管37，该毛细管与纵向孔36相比有一狭窄的并与导线20的直径相配的直径。导线穿引毛细管37的主要用途是使导线能在布线平面28(图1)上精确定向。
在图3所示的实施例上，在导线导向器23的两侧，导线导向器口承上方布置了两个导线引入通道38、39通达纵向孔36，两通道沿着导线导向器口承30的方向斜向下方。导线引入通道38、39用来从侧面把导线20引入导线导向器23，如图3所示，使导线在侧面斜向进入导线引入通道38，穿过纵向孔36，经导线穿引毛细管37从导线导向器23中引出。其中，可以多次布置导线引入通道38、39，从中在导线导向器上选择有利的导线引入侧。
从图3中可进一步得知，导线导向器口承30在导线出口40的范围内被设计成凸形结构，以便能在图1所示的布线过程中，使导线接触部位32(图1)或导线出口40范围内导线20转向时尽量不受损害。
虽然图3中没有详细表示出来，导线导向器23可以配备一导线分隔装置和一导线进给装置。其中，导线分隔装置可以直接组合在导线导向器口承30中。图4表示导线20为了构成线圈41而敷设在基片42上，在图中所示情况下该线圈被设计成高频线圈。这里，线圈41的构形基本上为矩形，它具有线圈始端部分43和线圈末端部分44，可经过窗口形的基片空隙45引出。其中，线圈始端部分43和线圈末端部分44处于与线圈主绕组46平行对准状态，在基片空隙范围内，线圈主绕组46处在线圈始端部分43与线圈末端部分44之间。对导线20进行超声布线(布线原则已参照图1作了说明)时，在导线在布线过程中经过基片空隙被引出期间，超声负荷作用在导线20上，以便一方面在互相对置的空隙边缘48、49之间的自由伸张范围47内不影响导线20的定向，另一方面，排除导线20因超声作用产生拉伸负荷在空隙边缘48、49的范围内造成在导线20与基片42之间的连接应力。
图5所示为对图4所示的作了修改的线圈结构，图中线圈50带有始端部分51和线圈末端部分52，它们在线圈50内侧范围内展开，并被引向线圈主绕组54。线圈50布置在基片55上，该基片在线圈50的内侧范围53内有一基片空隙56。为了经过基片空隙56既能引出始端部分51，又能引出线圈末端部分52，对于图5所示的结构，必须越过交叉范围(Uberquerungsbereich)57内的线圈主绕组54预先把线圈末端部分52引出。为了防止损坏导线20或剥离其绝缘层，与在基片空隙56范围内的情况相类似，导线20的超声负荷是在交叉范围57内中断的。此外，导线导向器23在交叉范围57内被稍许抬高。
图6所示为基片55的侧视图，对应于图5中沿剖线Ⅵ-Ⅵ的剖视图，图中示出了芯片单元58在基片空隙56中的布局，在基片空隙56处芯片单元58的连接面59被放置到对着线圈始端部分51和线圈末端部分52的位置。
图7表示随后借助一热模件60进行的芯片单元58的连接面59与线圈始端部分51和线圈末端部分52的连接，热模件60在压力和温度作用下造成导线20与连接面59之间材料自身的结合，藉此最终形成插件模块64。
对于图6和7所示芯片单元58，同在其它情况下一样，当谈及芯片单元时，指的可能是单一的芯片，也可能是含有在芯片基片上接触连接的一块芯片或甚至数块芯片的芯片模块(Chipmodul)。此外，图6和7所示线圈50与连接面59之间的连接不局限于与一块芯片的连接，而是一般地适用于连接面上的电子元件与线圈50的连接。其中也可能涉及到电容器。
另外，由图6和7可知，基片空隙56的尺寸要达到基本上能容纳芯片单元58的程度。从实施真正的接触放置芯片单元58的过程中，为了简化对芯片单元58连接面59的位置对准，可为芯片单元58在其具有连接面59的接触边61上设置一被设计成搭接片形的对准辅助件62。对准辅助件62的尺寸要与在基片空隙56的范围内线圈始端部分51和线圈末端部分52彼此间应有的间距a相当(图5)。
图8所示为生产设备63，用来制造在芯片插件制作过程中作为半成品使用的插件模块64。用生产设备63制造的插件模块64具有例如图5、6和7中所示的结构，配有布置在共用的基片55上的一线圈50和一芯片单元58。
图8中所示的生产设备63共有五段组成，即输送段65、布线段66、装配段67、连接段68和提取段(Entnahmestation)69。
在输送段，把一所谓的坯件70输送给生产设备63，该坯件有很多个(这里由于画图的原因只有二十个)经过图中未详细示出的诸分离点(Trennstelle)连接起来的基片55，结成一联合体。坯件70借助一输送装置71被输送到布线段66。在与生产方向(见箭头“72”)横交布置、并可沿生产方向“72”移动的支架73处，该布线段66有四个排成一列的相同的布线装置22。布线装置22由四个导线线圈74供应导线。为了构成例如在图5中示出的线圈结构，可沿支架73移动的布线装置22在布线平面28(图1)上作相应地移动。
在按照图5所示的线圈结构敷设导线20之后，坯件70连同在其上构成的线圈50继续向装配段67移动。在本例情况下，装配段67与连接段68相结合，即在一可沿生产方向72移动的支架75上既布置一装配装置76又布置一连接装置77，可分别沿支架75的纵向移动。其中，装配装置76用来从一芯片单元容器(Chipeinheitenreservoir)78中提取芯片单元58，并以图6所示方式放置芯片单元58。连接装置77用来实现芯片单元58的连接面59与线圈50的接触，如图7所示。
在完成装配和实施接触后，坯件70继续向提取段69运动。在该段取出坯件70并紧接着分离诸基片55，或首先拆散基片55-即分解坯件联合体-并紧接着取下单独构成插件模块64的基片55。
图9表明例如根据图1所示方法制造一圆筒形线圈体79的应用情况，在线圈体79中，基片被设计成圆筒形线圈架(Wicklungstrager)80，导线20在线圈架80上的敷设和埋入是随着线圈架80的旋转(见箭头“81”)和同时叠加上布线装置22的平移(见箭头“82”)完成的。
如图10所示，线圈架80也可设计成扬声器组件84上的塑料振动薄膜83的圆筒形凸肩，以便按图9所示方式制成一活动线圈85(如图10所示)，与一永久磁铁结合起来构成一扬声器组件。
图11表示所述方法的另一种应用可能性。一带有一基片86的扁形电缆段85设有与基片86的长度方向横交并排列成行的基片空隙88，该基片86设计成扁平形的电缆，诸基片两边由诸分离点87邻接。在基片86上有许多相互平行布置并沿基片86长度方向延伸的导线20，这些导线按例如图1所示方式敷设在基片86上。为此，导线20在诸分离点87的范围内经过基片空隙88引出。诸分离点87用来界定预先确定的扁形电缆小段89，其中，基片空隙88分别布置在扁形电缆小段的一端。藉此可具有以特别有利的方式实现接线插头或接线插孔与导线接触连接的可能性，无需首先剥露导线。基片空隙88可利用相当的冲模工具以冲裁方法在基片上冲出来，为此，要根据冲压的间距设定诸分隔点87的间距。接下来，在相应地制备好的基片带材上敷设导线20，为此，在本例情况下，要在作纵向运动的基片上布置与导线数一致的若干布线装置。
图12表示一布线装置91，它由图3所示布线装置22变化而来。同布线装置22一样，它有一超声发生器34。与布线装置22不同，它在超声发生器34的连接部分35上连接的不是导线导向器，而是一振动冲头92。如图12所示，该振动冲头用来沿其长度方向对被引导在成形端(Profilend)93与基片21表面之间的导线20施加由超声诱导的机械振动负荷。为了能可靠地引导导线20，成形端93上设有一个没有在图12中进一步示出的可部分地与导线20咬合的凹面空隙。
与图3中所示的布线装置22不同，布线装置91上设有一导线导向器94，按图中所示实施例，导线导向器94由布置在超声发生器34一侧的一导向管95构成，该导向管带有一个弯向成形端93方向的弯管口承96，该弯管口承可将导线20斜着朝下引向振动冲头92的成形端93方向。这样，如图12所示，导线20可被引至振动冲头92的成形端93与基片21的表面之间，以便实现敷设在基片21的表面上或埋入该表面，并实现规定的连接。
也可以偏离图12所示的要求，使导线在布线装置处脱离超声发生器34，以便在需要时能在无振动的条件下引导导线。
在图12中所示实施例情况，布线装置有一个线圈99，该线圈可绕与冲头轴线97横交布置的卷绕轴线98转动，用来把导线20导入导线导向器95为了能在基片21的表面上任意敷设导线21，布线装置91有一根与冲头轴线97共轴的转向轴100。
在本专利说明书的用语中，概念“线状导体”或“导线”一般是指具有规定长度和外形为金属线形状的、用来传输信号的导体。但概念“导线”并不局限于金属导线，也指用其它材料制成的导线，例如用玻璃纤维制成的光纤导线，或者甚至是传导流动介质的导体。特别是在所用导体具有粘着性表面的情况下，导体可作多层布置，其中最下层与基片表面连接，其它各层分别与其下一层连接。例如可用热负荷激活导线底漆层的粘着作用或用适当的塑料层实现粘合。
图13表示芯片插片埋入件110，为了制造图中没有进一步示出的作为最终产品的芯片插件，该插件埋入片两面设有表面覆盖层，该种表面覆盖层一般是以复盖在表面上的层压层覆盖在插片埋入件的表面上。
插片埋入件110包括用塑料构成的线圈基片111，在该基片上用布线技术设置一线圈112。其中，导线113利用图13中没有进一步示出的布线装置敷设在线圈基片111的表面上，根据图14可以推知，导线113在超声作用下部分地埋入线圈基片111。
从图13中可进一步看出，线圈基片111上设有一空隙114，用来收置这里用单一的芯片115构成的芯片单元。在本例情况下，芯片单元可以只用芯片115构成。但是，芯片单元也可以用一个包含一片或数片芯片的所谓“芯片模块”构成。
从图13中还可以看出，为了敷设在线圈基片111上构成线圈112而布线的导线113，分别与芯片115所属连接面118和119上的导线端头116、117接触。
导线端头116、117与芯片115的连接面118、119实施接触的方法将在下面结合图14作进一步说明。在图14中进一步说明的方法分前后连续的两个阶段进行，分别用Ⅰ和Ⅱ表示。在用Ⅰ表示的阶段中，把图中画出的导线端头116固定到线圈基片111上，同时，由于采用上文所述布线方法把导线113安置到线圈基片111的表面上，经过被收置在空隙114中的芯片115将导线113引出。为了实施图14所述方法，线圈基片111连同放置在空隙114中的芯片115一道布置在平台120上。
在图14所示方法实例中，采用超声装置121作为布线装置，该超声装置利用振动冲头122把从导线导向器123中连续引出的导线113埋入线圈基片111的表面，同时在线圈基片111上实施水平运动(见箭头“124”)。用概念“敷设”表述的在基片111表面上使用了导线113的操作过程是，首先在空隙114左边的用“Ⅰa”标出的范围内完成的，然后经过布置在空隙114中的芯片115带出导线113和导线导向器123，以便最后在空隙114的右边用“Ⅰb”标出的范围内，经过振动冲头122利用导线的超声作用继续固定导线113。虽然使用上述超声装置在线圈基片111上敷设导线113基本上能把导线113伸张的全长固定到线圈基片111上，但是，为了达到图14所示导线113通过芯片115的连接面118、119的直线对准，只在空隙114左、右边的两个点上把导线113固定到线圈基片111上，就足以实现方法的原则。
在导线113处于跨越芯片115的所属连接面118的张紧位置后，导线113在用“Ⅱ”表示的阶段中完成与连接面118的连接。为此，按图14所示方法的实例要使用另一个超声装置125，正如特别从图15中所能看出的那样，超声装置125的振动冲头127有一带凹面空隙的成形端126。
采用以上结合图14和15所描述的方法，有可能通过适当选择导线在基片上的固定点，让导线斜向经过连接面引出，以增加导线与连接面间的重合面。用图14所示方法，还可以通过导线把多个芯片或其它在基片上或基片中排列成行的元件连接起来。
另外，图15还清楚地表明，与由沿超声装置121的振动冲头122的长度方向起作用的超声所诱导的振动负荷128不同，通过振动冲头127的由超声所诱导的振动负荷(见箭头“129”)是横对导线113的长度方向和平行于线圈基片的上表面起作用的。有一较轻的挤压压力(见箭头“180”)叠加在振动负荷128上，于是，在连接面113的范围内，被引入振动冲头127的成形端126的导线113便在压力作用下在该连接面上发生往复震荡运动。藉此，一方面扯破和去除了可能存在于连接面118上的氧化皮，另一方面，随后在高的或提高了的挤压力(见箭头“180”)作用下，铜制导线113与铝质连接面118发生熔接。如果导线113有外绝缘层，在连接面118的范围内，该绝缘层也会在往复震荡作用下被剥除，随后，在以前用绝缘作过防氧化保护的导线与连接面之间便可以实现上文所述的金属连接。
在图14和15所示的线圈基片111上，空隙114适当大于与芯片115对应的尺寸，在芯片115与空隙114的边缘之间留出周围缝隙130。这样，在一定程度上可在空隙114中实现芯片115的“悬浮收置”，这种情况下，芯片相对于线圈基片的相对位置基本上是确定的，但可能发生较小的相对运动。这样做的优点在于，通过上文所述层压过程在线圈基片111上添加两面覆盖层，芯片至少可以部分地避开与层压过程相联系的压力负荷，从而可大大减小在层压过程中损伤芯片的危险。
为了按上文所述在空隙114中“悬浮收置”芯片的过程中，使导线113能在连接面118上实施精确定位，可以经过超声装置125的对应的横向运动轴线131跟踪导线113。
虽然上文在图14和15所示的方法实例中谈到两个不同的超声装置121和125，但仍有可能相应地利用超声装置121，使它既能把导线敷设和固定到线圈基片111的表面上，又能把导线113分别与对应的连接面118或119连接起来。
在图16和17中示出了相对于图14和15稍许作了改动的一种方法，其中，芯片132是在导线113于空隙114两边固定到线圈基片111上之后才被放入空隙114。为了在把芯片132放入空隙114的同时，能进行定位以适应随后的导线113与芯片132的对应的连接面133的接触，该芯片在其接触面134上设有分别与一连接面133邻接的搭接片型对准辅助件135，用来经过导向斜面136进行正确的相对定位。
图17表示可替代超声装置125作为连接装置使用的热模装置137，它可使导线在压力和温度作用下实现与对应的连接面133的连接。原则上，用图14、15和17所述两种连接方法都有可能通过超声和温度作用叠加，例如通过一可加热的超声装置，在导线与连接面之间建立连接。
为了能使铜导线113与芯片132的铝质连接面133实现连接，连接面附加有接触金属敷(镀)层138(图18)或139(图19)。接触金属敷(镀)层138、139都有作为中间层140用的锌酸盐层，作为基底附加于其上，在接触金属敷(镀)层138的情况下是镍层141，在接触金属敷(镀)层139的情况下是钯层142。为了改善连接性能或为了提高耐氧化性能，镍层上还附有一层金涂层145。为了表明尺度，下面举例说明敷在1到2μm厚的连接面铝涂层上的各附加层的层厚锌酸盐层d=150nm；镍层d=1-5μm；钯层d=1-5μm；金被覆层d=100-150nm。
最后，图20表示图13所示的一种变型，它表明当芯片115不布置在空隙内，而是布置在一基片143的表面上时，用上述方法实现导线113与对应的芯片115的连接面118或119直接连接的可能性。图20所示基片143，可能是例如纸基片或其它任意的基片。与结合图14和15所述方法一致，本例规定在芯片115的收置或布置区144的两边，导线113固定在简单地用Ⅰa和Ⅰb标出的基片143的表面范围内。
图20所述实施例，由于基片做得特别薄，特别适合用于行李识别中的应答器设备。虽然上文为阐明方法提出的各种实施例所涉及的是由一无芯线圈和一芯片单元组成的应答器组件，当然也可以使用铁心线圈，例如制造动物应答器。
在每种情况下，芯片或芯片单元在装到基片上或基片中以前或以后都可以薄型化，以便提高芯片的灵活性，并使芯片必要时在弯曲状态下与基片相配合。
权利要求
1．在制造一应答器组件的过程中实施与一导线(113)接触的方法，应答器组件布置在基片(111)上并配有一线圈(112)和一芯片单元(115)，该方法的第一阶段中，导线(113)经过连接面(118、119)或经过一个包括连接面的区域被引出，并对应连接面(118、119)和从属于连接面的区域固定在基片(111)上；在第二阶段中，用一连接装置(125、137)完成导线(113)与连接面(118、119)的连接。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于，用一超声装置进行导线与连接面的连接。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于，超声装置既用来进行导线与连接面的连接，又用来将线圈布置在基片上。
4．根据权利要求1或3的方法，其特征在于，用一设计成超声装置的布线装置把线圈布置在导线基片上，要求超声负荷沿横对布线平面(28)的方向作用在导线(20)上，并使通过超声作用产生的布线装置(22)的横向运动(24)与发生在布线平面(28)上的布线运动(29)叠加。
5．根据上述诸权利要求中的任一或数项的方法，其特征在于，横向运动(24)沿着一横向运动轴线进行，该横向运动轴线与布线运动(29)轴线的夹角是可变的。
6．根据上述诸权利要求中的任一或数项的方法，其特征在于，超声频率和(或)布线运动(29)的轴线与横向运动轴线(24)之间夹角随着要求的导线(20)埋入深度而变化。
7．根据上述诸权利要求中的任一或数项的、把包括一线圈和一芯片单元的应答器组件布置在一基片上的方法的利用，其特征在于，通过在基片(21)上布线形成的一线圈的线圈末端部分(44)和线圈始端部分(43)经过一基片空隙(45)引出。
8．根据权利要求7的方法，其特征在于，超声负荷在基片空隙(45)的范围内作用在导线(20)上。
9．根据上述诸权利要求中的任一或数项的方法，其特征在于，将超声负荷作用于导线(20)，横越已经敷设在交叉范围(57)内的一段导线，并将导线(20)引至一离布线平面(28)一定距离的交叉平面上。
10．根据上述诸权利要求1到9中的任一或数项以制造一插件模块(64)的方法的利用，该插件横块(64)具有一基片(55)、一敷设在基片上的线圈(50)和一与线圈(50)连接的芯片单元，在布线阶段，利用布线装置(22)在基片(55)上构成一带有线圈始端部分(51)和线圈末端部分(52)的线圈(50)，在随后的连接阶段，利用连接装置(60)在线圈始端部分(51)和线圈末端部分(52)与芯片单元(58)的连接面(59)之间实施连接。
11．根据权利要求10的方法，其特征在于，基片由一种毛皮类材料、特别是由纸或硬纸板做成，而且在布线过程中所做的连接是利用布置在导线(20)与基片表面之间的粘合剂层完成的。
12．根据权利要求10或11的方法，其特征在于，线圈始端部分(51)和线圈末端部分(52)与芯片单元(58)的连接面(59)的连接可利用一种热压缩方法完成的。
13．根据权利要求10至12的方法，其特征在于，同时制造一批插件模块(64)采取这样的办法完成，即在给料阶段把由一块坯件(70)组合起来的一批基片(55)输送给一包括许多布线装置(22)和连接装置(60)的生产设备；接下来在布线阶段，在排列成行的基片(55)上同时形成一批线圈(50)；接下来在连接阶段，一批芯片单元(58)经过其连接面(59)与线圈(55)连接；最后在拆分阶段，把插件模块(64)从坯件联合体上拆分开来。
14．根据上述权利要求1至9中的任一或数项、制造一旋转对称的线圈体的方法的利用，其特征在于，导线(20)在一被设计成线圈架(80)、相对于布线装置(22)旋转的基片上敷设。
15．根据权利要求14的方法，其特征在于，它能用来制造一与振动薄膜连成整体的扬声器组件活动线圈。
16．根据上述权利要求1至9的方法的利用，其特征在于，根据所需导线的数量，把相应数量的布线装置(22)与扁形基片(86)的纵向轴线交叉布置，并在基片(86)与布线装置(22)之间沿基片(86)的纵向轴线方向作相对运动。
17．根据上述诸权利要求中的任一或数项的方法，其特征在于，在导线(113)与连接面(118、119)连接之前，对连接面(118、119)的铝质表面进行预处理。
18．根据权利要求17的方法，其特征在于，利用超声装置(125)的超声负荷作用于连接面(118、119)，对布置在铝质表面上的氧化层进行机械清除，以进行预处理。
19．根据权利要求17的方法，其特征在于，用净化方法施加于铝质表面以进行预处理。
20．根据权利要求19的方法，其特征在于，作为净化方法，采用干腐蚀法、湿腐蚀法或激光照射法作用于铝质表面。
21．根据权利要求17的方法，其特征在于，为了用多层接触敷涂层(138、139)对铝质表面进行预处理，采用锌酸盐层作为中间层敷涂在铝质表面上，并另加与导线(113)实施接触的连接层(141、142)。
22．根据权利要求21的方法，其特征在于，连接层规定为包括镍或钯的一层。
23．根据上述诸权利要求中的任一或数项的方法，其特征在于，由超声激发的振动负荷在一基本上平行于连接面(118、119)的平面上和与导线(113)的纵向轴线交叉的方向上作用于导线(113)。
24．根据权利要求23的方法，其特征在于，由超声激发的振动负荷作用于导线(113)，以在一定范围内去除导线的绝缘层。
25．根据上述诸权利要求中的任一或数项的方法，其特征在于，在一弧形塑料底板上固定导线(113)，该弧形塑料底板与导线(113)和芯片(115)一道构成制造芯片插件的插件埋入件(110)。
26．根据权利要求25的方法，其特征在于，利用导线(113)在弧形塑料底板的固定以及导线与芯片(115)连接面的连接，造成芯片在弧形塑料底板上的悬挂状态。
27．根据上述诸权利要求中的一条或数条的方法，其特征在于，通过用包括一超声装置的布线装置进行布线而完成导线(113)的固定。
28．根据权利要求25的方法，其特征在于，在弧形托架上敷设导线(113)的超声装置(121)激发一振动负荷横对导线(113)的纵向轴线和横对弧形托架的表面作用于导线(113)；超声装置(125)激发一振动负荷在基本上平行于弧形托架的平面上和横对导线(113)的纵向轴线作用于导线(113)，以连接导线(113)与连接面(118、119)。
29．实施根据上述权利要求1至28中的任一或数项的方法用的设备，它包括一导线导向器(23)和一超声发生器(34)，超声发生器(34)是这样与导线导向器连接的，即导线导向器(23)被激励沿纵轴方向发生超声振动。
30．根据权利要求29的设备，其特征在于，有一个部分地覆盖导线(113)的导线截面的振动冲头(127)和一个超声震荡器，该超声震荡器所激发振动冲头(127)产生横对导线(113)的纵向轴线的振动负荷，导线(113)被引入振动冲头(127)的一异形端头(126)。
31．根据权利要求30的设备，其特征在于，超声装置(125)与一布线装置联接。
32．根据权利要求30或31的设备，其特征在于，超声装置(125)的超声震荡器同时用来对布线装置发射超声负荷。
33．根据权利要求32的设备，其特征在于，超声震荡器的布置保证其作用方向的轴线是可变的。
34．根据权利要求1至28中的任一或数项的方法以在基片上敷设线状导体用的设备，它包括一导线导向器(94)和一超声发生器(34)，导线导向器(94)布置在一与振动冲头(92)联接的超声发生器(34)的一旁，将超声诱导的机械振动沿振动冲头的长度方向作用在导线(20)上。
35．根据权利要求34的设备，其特征在于，有一根与振动冲头轴线(97)共轴的转向轴(100)。
36．根据权利要求29到35中的任一或数项的设备，其特征在于，导线导向器(23)有一导线穿引毛细管(37)，它至少在导线导向器口承(30)范围内纵轴平行布置在导线导向器(23)内。
37．根据权利要求36的设备，其特征在于，导线导向器(23)在离开导线导向器口承(30)一定距离处至少有一根斜向导线导向器纵向轴线布置的导线引入通道(38、39)。
38．根据权利要求29到37中的任一或数项的设备，其特征在于，超声发生器(34)与导线导向器(23)共轴布置。
39．在运用根据权利要求14至19的设备的前提下，实施根据权利要求10至28中的任一或数项的方法以制造插件模块用的设备，该设备包括一坯件输送段(66)，配有许多与生产设备22交叉布置并排列成行的布线装置(22)，一装配段(67)，配有至少一个装配装置(76)，用来给每一基片(55)装配芯片单元(58)，以及一连接段(68)，配有至少一个连接装置(77)，用来实现芯片单元与线圈(50)的始端部分(51)和线圈末端部分(52)，该线圈是由布线装置(22)在基片(55)上生成的。
全文摘要
本发明涉及在制造具有线圈(12)和芯片单元(15)并布置在一基片(11)上的应答器组件时与导线(13)实施接触的方法和设备。在第一工作阶段中是将线圈导线越过相关的芯片单元连接面(18、19)或容纳该连接面的区间,并固定到与连接面(18、19)相关的基片(11)上或与连接面相关的区间;在第二工作阶段中利用连接装置(25、37)将导线(13)与到连接面(18、19)连接起来。
文档编号H05K3/10GK1210602SQ97192030
公开日1999年3月10日 申请日期1997年2月12日 优先权日1996年2月12日
发明者大卫·芬恩, 曼弗雷德·里兹勒 申请人:大卫·芬恩, 曼弗雷德·里兹勒