DE102008002910A1

DE102008002910A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen mittels Laserstrahlung

Info

Publication number: DE102008002910A1
Application number: DE102008002910A
Authority: DE
Inventors: Günter Neumann; Lars-Sören Ott; Matthias Miessen; Ansgar SCHÄFER
Original assignee: Reis Lasertec GmbH
Current assignee: Reis Lasertec GmbH
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-01-07
Also published as: WO2009156505A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Löten von insbesondere metallischen Bauteilen mittels Laserstrahlung (16), wobei die zu verbindenden Bauteile durch von der Laserstrahlung erzeugte Wärmeenergie verbunden werden. Um bei hoher Automatisierbarkeit und kurzen Prozesszeiten die Qualität der Lötverbindungen zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Wärmeenergie des Laserstrahls auf zumindest einen Bereich der zu verbindenden Bauteile indirekt eingebracht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden wie Löten von Bauteilen wie metallischen Leitern mittels Laserstrahlung, wobei die zu verbindenden Bauteile ggfs. unter Zufuhr von Lot und/oder Flussmittel durch von der Laserstrahlung erzeugte Wärmeenergie verbunden werden, sowie auf eine Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen mittels Laserstrahlung, umfassend eine die Laserstrahlung auf die zu verbindenden Bauteile richtende Führungseinrichtung.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der DE-A-32 47 338 offenbart. Dabei werden zum Laserlöten belotete Anschlüsse von flexiblen, auf einer lichtdurchlässigen Trägerfolie angeordnete Verdrahtungen, die an den Kontaktstellen mit einem Flussmittel versehen sind, die zu verbindenden Teile durch einen Niederhalter aus lichtdurchlässigem Material zusammengehalten. Die Wärmezuführung für den Lotvorgang erfolgt berührungslos durch einen Laserstrahl. Beim Auftreffen des Laserstrahls schmilzt das Lot der beiden Leiterbahnen und erstarrt beim Stoppen der Wärmezufuhr zu einer festen Lötverbindung.
Aus der DE-B-10 2004 018 280 sind ein Verfahren sowie eine Düse zur Bearbeitung oder Analyse eines Werkstücks oder einer Probe mit einem energetischen Strahl bekannt. Dabei wird der energetische Strahl auf eine zu bearbeitende Stelle gerichtet und in der Umgebung der zu bearbeitenden Stelle mit zumindest einer Düse eine gerichtete Strömung eines aus der Düse austretenden Hilfsmediums erzeugt. Auch bei diesem Verfahren werden die zu fügenden Bauteile unmittelbar mit dem Laserstrahl beaufschlagt.
In der DE-C-198 02 305 ist ein Laserkopf zum Fügen von vorzugsweise dreidimensionalen metallischen Bauteilen beschrieben, wobei zu verschweißende Werkstoffe zusammen mit einem Schweißzusatzdraht durch unmittelbare Einwirkung des Laserstrahls verschmolzen werden.
Das Laserlöten ist ein etabliertes Verfahren zum Erzeugen von Lötverbindungen. Besonders beim konventionellen Löten von elektronischen Bauteilen mit Zufuhr von Zusatzlot und unter Verwendung von Flussmittel ist das temperaturgeführte Laserlöten ein sehr gut verstandener und beherrschter Prozess. In Kombination mit speziellen Strahlformungsoptiken und Temperatursensoren, die die aktuelle Temperatur am Prozesspunkt messen und die Leistung der Laserquelle entsprechend nachregeln, gibt es verschiedene bekannte Verfahren und Vorrichtungen, die mehr oder minder gut in der Lage sind, qualitativ hochwertige Lötverbindungen zu erzeugen, wie dies beispielsweise auch in der US-A-2005/109746 beschrieben ist.
Die besondere Eignung dieser Verfahren liegt in der guten Automatisierbarkeit – im Vergleich zu manuellen Lötverfahren mit Lötkolben – sowie der sehr geringen und gezielten Wärmeeinbringung. Dies vermeidet Bauteildefekte und verhindert zudem ein eventuelles Aufschmelzen und Lösen bereits bestehender Lötverbindungen. Ein weiterer Vorteil des Laserlötens liegt auch in den sehr kurzen Prozesszeiten, die je nach Anwendung im Bereich von wenigen ms liegen können. Die im Allgemeinen notwendige und angewandte Prozessregelung mittels eines Temperatursensors wie Pyrometer bietet gleichzeitig auch die Möglichkeit einer Qualitätskontrolle, da sich charakteristische Temperatur-Zeitverläufe für gute und schlechte Lötverbindungen ermitteln lassen.
Bei den bisher bekannten Verfahren wird das Lot bzw. die Fügezone direkt mit Laserstrahlung beaufschlagt. Bedingt durch die unterschiedlichen Oxidationszustände verzinnter oder unverzinnter Verbindungsdrähte oder -bändchen, führt die für das Weichlöten notwendige niedrige Prozesstemperatur und die daraus wegen der hohen Prozessgeschwindigkeit notwendige Anwendung eines Einfarben-Pyrometers zu großen Variationen in Bezug sowohl auf Absorption der Laserstrahlung als auch auf den Emissionsgrad der zu messenden Temperaturstrahlung. Dies birgt die Gefahr, dass ungeachtet geregelter Laserleistung das Lot verdampft und in der Folge die Verbindungsdrähte und/oder -bändchen beschädigt werden.
Beim Aufbau von Solarzellen werden einzelne Solarzellen zu Strängen oder Strings verbunden und diese wiederum zu einer Matrix gefügt. Zum Schutz vor Umwelt- und Witterungseinflüssen werden die derart zusammengeschalteten Module in einer Folie eingeschweißt und auf der photovoltaisch aktiven Seite mit einer Glasscheibe bedeckt. Der Fertigungsablauf erfolgt dabei im Wesentlichen wie folgt:
Zunächst werden einzelne Solarzellen zu Strings verschaltet. Dazu werden Leiterbändchen wie verzinnte Kupferbändchen an die einzelnen Zellen angelötet und mit den folgenden Zellen kontaktiert. In einem dazu parallelen Schritt wird ein Glasträger mit einer Ethylenvinylacetat(EVA)-Folie belegt. Diese Folie hat nicht nur eine hohe Wärme-, sondern auch eine sehr gute Alterungsbeständigkeit. Auf der Folie werden Querverbinder, ebenfalls verzinnte Kupferbändchen, vorpositioniert. Mehrere der durch Leiterbahnen (Lötbändchen) verbundenen Solarzellen-Strings werden auf der EVA-Folie und auf den Querverbindern zu einer Matrix angeordnet. Im nächsten Arbeitsschritt werden die einzelnen Strings an den Kontaktstellen der Querverbinder mit den String-Verbindern durch einen Weichlötprozess miteinander und mit externen Modulanschlüssen verbunden. Anschließend werden die verschalteten Solarzellen mit einer weiteren EVA-Folie und einer witterungsfesten Kunststoffverbundfolie wie z. B. Polyvinylfluorid oder Polyester überzogen. Im nächsten Fertigungsschritt wird das derart aufgeschichtete Modul bei Unterdruck und Temperaturen von ca. 150°C laminiert. Aus der vormals milchigen EVA-Folie bildet sich hierbei eine klare, dreidimensional vernetzte und nicht mehr aufschmelzbare Kunststoffschicht. Sowohl die Glasscheibe als auch die Rückwandfolie sind fest mit dem eingebetteten Modul verbunden.
Für das Verlöten der Querverbinder mit dem Verbinder der einzelnen Solarzellen-Strings kann ein Laserlötverfahren eingesetzt werden. Dieses bietet insbesondere aufgrund der guten Überwachbarkeit und Kontrollierbarkeit Vorteile gegenüber konventionellen Methoden.
In Applikationen, wie der oben beschriebenen mit flächig übereinander liegenden Fügepartnern ist zudem die Prozessqualität vom gleichmäßigen Wärmeübergang vom mit der Laserstrahlung beaufschlagten Element auf das nur teilweise direkt oder sogar gänzlich nur durch die Wärmeleitung passiv erwärmte Element in hohem Maße abhängig. Ein gleichmäßiger Wärmeübergang erfordert im Allgemeinen einen Andruck, der wegen der Zugänglichkeit für den Laserstrahl nicht vollflächig möglich ist. Dadurch ergeben sich u. U. Schwankungen im Andruck über die Fläche und somit auch im Lötergebnis. Des Weiteren sollte der Andruck über eine geringe Fläche erfolgen, um einen übermäßigen Wärmeverlust über die Andruckvorrichtung zu vermeiden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei hoher Automatisierbarkeit und kurzen Prozesszeiten die Qualität der Verbindungen wie Lötverbindungen verbessert wird.
Die Aufgabe wird verfahrensmäßig im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Wärmeenergie des Laserstrahls indirekt auf zumindest einen Bereich der zu verbindenden Bauteile eingebracht wird. Hierbei wird der aus dem Stand der Technik direkte Energieeintrag in die Fügestelle bzw. in ein Bauteil bzw. einen Fügepartner durch einen indirekten Energieeintrag ersetzt. Bevorzugterweise wird in dem gesamten Bereich, in dem die Bauteile verbunden werden sollen, die Wärmeenergie des Laserstrahls indirekt eingebracht.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass räumlich neben dem überlappenden Bereich der Bauteile, in den die Wärmeenergie indirekt eingebracht wird, eine direkte Beaufschlagung mit dem Laserstrahl erfolgt, ohne dass die Erfindung verlassen wird.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise wird die Wärmeenergie des Laserstrahls mittels mindestens eines Übertragungselementes in die Fügestelle bzw. zumindest einen Fügepartner eingebracht, wobei das Übertragungselement vorzugsweise direkt mit der Laserstrahlung beaufschlagt wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Erwärmung des Übertragungselementes indirekt durch die Laserstrahlung erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass auf die Fügepartner während des Energieeintrags mittels mindestens eines Übertragungselementes eine Andruckkraft aufgebracht wird. Dadurch ist ein gleichmäßiger Wärmeübergang gewährleistet, so dass Schwankungen im Andruck über die Fläche und somit im Lötergebnis weitgehend ausgeschlossen werden. Durch das Übertragungselement kann der Andruck über eine geringe Fläche erfolgen, so dass ein übermäßiger Wärmeverlust, wie er von Andruckvorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt ist, vermieden wird.
Vorzugsweise wird die von dem Übertragungselement abgestrahlte Wärmestrahlung von einem Pyrometer erfasst.
Verformungen von Werkstoffen, beispielsweise in Form von Kupferbändchen können kompensiert werden, indem weiche Kupferbändchen durch erhöhten Anpressdruck vor Lötbeginn verformt werden.
Auch besteht die Möglichkeit, dass das Übertragungselement vorgewärmt wird, wodurch der Vorteil erreicht wird, dass die Prozesszeit weiter gesenkt werden kann. Zusätzlich kann auch die Lebensdauer der Laserstrahlquelle durch die für die Vorwärmung notwendige Grundlast verlängert werden.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass die von dem Übertragungselement bzw. einer Fügestelle abgestrahlte Wärmestrahlung über z. B. einen dichroitischen Spiegel aus dem Strahlengang des Lasers ausgekoppelt und von einem Temperatursensor wie Pyrometer erfasst wird.
Unabhängig hiervon kann der Laserstrahl durch optische Elemente in mehrere Teilstrahlen aufgeteilt werden.
Das Übertragungselement selbst kann eine Beschichtung aufweisen, die die Absorption der Laserstrahlung erhöht. Dabei besteht die Möglichkeit, dass das Übertragungselement die Wärmeenergie des Laserstrahls mehr als 60%, insbesondere mehr als 90%, vorzugsweise mehr als 99,9% absorbiert.
Auch kann das Übertragungselement über eine oder mehrere Strahlformungselemente mit Laserstrahlung beaufschlagt werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird vorrichtungsmäßig im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Führungseinrichtung mindestens ein von dem Laserstrahl erwärmbares Übertragungselement aufweist, über das die Wärmeenergie des Laserstrahls auf die zu verbindenden Bauteile übertragbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Wärmeenergie des Laserstrahls indirekt auf zumindest ein zu verbindendes Bauteil eingebracht.
Das Übertragungselement bietet nach einmaligem Erwärmen ein nahezu konstantes Absorptionsverhalten für die Laserstrahlung und einen nahezu konstanten Emissionskoeffizienten für die z. B. von einem Pyrometer zu messende Wärmestrahlung. Damit wird die Stabilität der Prozessregelung und Qualitätsauswertung verbessert. Das Lot dagegen weist, abhängig von seinem Oxidationszustand und Verschmutzungsgrad an der Oberfläche, unterschiedliche Absorptions- und Emissionsgrade auf, die sich beim Übergang vom festen in den flüssigen Zustand nochmals ändern. Zusätzlich werden schädliche Rückreflexe von der Oberfläche zurück zum Laser, wie sie beim direkten Laserloten möglich sind, minimiert.
Vorzugsweise ist das Übertragungselement als Andruckvorrichtung ausgebildet. Das Übertragungselement ersetzt dabei die aus dem Stand der Technik bekannte offene Andruckvorrichtung in Form einer Laserdüse durch eine in Laserstrahlrichtung zumindest wahlweise geschlossene Form in Form eines Düsenverschlusses.
Vorzugsweise ist das Übertragungselement plattförmig oder stegförmig ausgebildet und ist z. B. eine Platte oder ein Blech mit einer Dicke im Bereich von 0,05 mm ≤ d ≤ 0,5 mm, vorzugsweise d ≈ 0,1 mm ausgebildet. Die Platte oder das Blech wird durch die Laserstrahlung erwärmt und drückt die Fügepartner aufeinander. Dabei dient die Platte gleichzeitig dem vollflächigem Andruck. Somit kann ein gleichmäßiger Andruck eingestellt werden, wodurch die Lötqualität insbesondere im Randbereich der Lötung verbessert wird.
Insbesondere können weiche Kupferbändchen durch erhöhten Anpressdruck vor Lötbeginn geformt werden, d. h., Verformungen des Bändchens können kompensiert werden. Für das Lötverfahren selbst hat sich ein geringer Andruck als günstiger erwiesen.
Zudem ermöglicht die plattenförmige Geometrie eine gleichmäßigere Wärmeverteilung auf den angedrückten Fügepartner, auch ohne aufwendige Strahlformung. Verbessern lässt sich die Wärmeverteilung zusätzlich dadurch, dass das Übertragungselement eine Wölbung zum Laserstrahl hin aufweist. Damit lässt sich das Risiko einer lokalen Überhitzung des Lotes minimieren.
Insgesamt werden eine hohe Prozessgeschwindigkeit und eine sehr gute Regelbarkeit aufgrund der geringen Dicke und guten Wärmeleitfähigkeit des Übertragungselementes und damit geringer zusätzlicher Trägheit erreicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Laserstrahlvorrichtung ist diese frontseitig vollständig verschlossen, d. h., als vollständiger Verschluss der Düse ausgebildet. Dadurch lässt sich der darüber liegende Optikteil optimal vor Prozessdämpfen und -staub schützen.
Über das Übertragungselement werden die Fügepartner indirekt, aber wegen der geringen Dicke des Übertragungselementes dennoch sehr schnell erwärmt.
Vorzugsweise besteht das Übertragungselement aus Wolfram oder Titan. Beide Metalle haben hohe Verschleißfestigkeit, hohe Festigkeit und bieten insbesondere keine Anhaftung des weichen Lotes.
Unabhängig hiervon kann das Übertragungselement einen der Lötgeometrie angepasste Form aufweisen.
Ferner soll das Übertragungselement aus einem Material bestehen, das eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 1 W/(m·K) aufweist.
Bevorzugterweise sollte das Übertragungselement des Weiteren eine lotabweisende Oberfläche aufweisen.
Um energetisch günstig zu arbeiten, sieht die Erfindung des Weiteren vor, dass das Übertragungselement besondere in seinem von der Laserstrahlung beaufschlagten Bereich bzw. in dem Kontaktbereich zur Fügestelle eine eine Laserstrahlung gut absorbierende Beschichtung versehen ist.
Unabhängig hiervon sollte das Übertragungselement die Wärmeenergie des Laserstrahls zu mehr als 1%, vorzugsweise zu mehr als 60%, besonders vorzugsweise mehr als 90%, insbesondere mehr als 99,9% absorbieren.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass der gesamte Strahlengang des Laserstrahls bis zum Übertragungselement einschließlich eines eventuellen zur Wärmemessung benutzten Strahlengangs geschlossen ist.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine Laserstrahleinrichtung in Form einer Laserlotdüse in offener Form,
2 eine perspektivische Ansicht der Laserstrahleinrichtung nach 1 im Betrieb,
3 eine Seitenansicht der Laserstrahleinrichtung der 2,
4 eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahleinrichtung in Form einer Laserlötdüse in geschlossener Form und
5 eine Seitenansicht der Laserstrahleinrichtung gemäß 4.
Die 1 zeigt eine Laserlötdüse 10 umfassend einen Düsenkörper 12 mit einem Kanal 14, entlang dessen Längsachse ein Laserstrahl 16 verläuft. Der Düsenkörper 12 weist im Ausführungsbeispiel einen flanschartigen Anschlussbereich 18 auf, der z. B. an einen Hohlkonus 100 mit einer Bearbeitungsoptik befestigbar ist. Auf den flanschartigen Anschlussbereich 18 folgt ein zylinderförmiger Abschnitt 20, welcher in einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 22 übergeht, der seinerseits eine Düsenspitze bildet. Die Düsenspitze begrenzt seitliche Öffnungen 24, die in den Kanal 14 übergehen.
Der Düsenkörper 12 weist achsseitig ein Übertragungselement 26 auf, welches im Verlauf des Laserstrahls 16 angeordnet ist und mit dem Wärmeenergie des Laserstrahls 16 an zu verbindende Bauteile übertragbar ist. Das Übertragungselement 26 erstreckt sich diagonal in der Düsenöffnung 24 und ist beispielhaft plattenförmig ausgebildet, vorzugsweise von rechteckförmiger Grundfläche, welche sich in einer Ebene erstreckt, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Kanals 14 verläuft und in einem Abstand von der durch die Öffnung 24 gebildeten Ebene angeordnet ist. Das Übertragungselement 26 ist über Stege 28, 30 mit dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 24 verbunden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das im Ausführungsbeispiel der 1–3 stegartig ausgebildete Übertragungselement 26 eine Geometrie aufweist, die der Fläche einer herzustellenden Lötverbindung entspricht.
Der Hohlkonus 102 ist seinerseits mit einer Laservorrichtung verbunden.
Die 2 und 3 verdeutlichen, dass der Düsenkörper 12 mit seinem Übertragungselement 26 auf den Überlappungs- oder Kreuzungsbereich 32 von Leiterbahnen 34, 36 aufgesetzt ist, die miteinander stoffschlüssig verbunden werden sollen. Bei den Leiterbahnen 34, 36 kann es sich z. B. um verzinnte Kupferbändchen handelt, die als Verbinder für Solarzellen zum Einsatz gelangen. Mit anderen Worten können die Leiter 34, 36 an Solarzellen angeschlossen sein.
Man erkennt, dass das Übertragungselement 26 die Fügestelle überdeckt, also den Überlappungsbereich 32 zwischen den Leiterbahnen 34, 36.
Entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt ein indirektes Laserlöten. Hierbei wird der direkte Eintrag in die Fügestelle 32 und somit in die Leiter 34, 36 durch eine Wärmeübertragung durch das Übertragungselement 26 ersetzt, welches grundsätzlich direkt mit der Laserstrahlung 14 beaufschlagt wird. Der Düsenkörper 12 und somit das Übertragungselement 26 bilden gleichzeitig eine Andruckvorrichtung, mittels der der Leiter 34 auf den unter diesem sich erstreckenden Leiter 36 im gewünschten Umfang angedrückt wird.
Durch die offene Ausbildung der Spitze besteht die Möglichkeit, dass Laserstrahlung unmittelbar auf die von dem Übertragungselement 26 nicht abgedeckten Bereiche auf die Leiter 34, 36 oder sonstige stoffschlüssig zu verbindender Bauteile fällt. Dies kann gegebenenfalls zu einer Verbesserung der Verbindung führen.
Allerdings ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Düsenspitze eine Öffnung aufweist, wie dies anhand der 5 ersichtlich wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist ein Dü senkörper 104, der eine Geometrie wie der Düsenkörper 12 aufweisen kann, eine Düsenspitze 106 auf, die geschlossen ist.
Aus den 4 und 5 ergibt sich des Weiteren, dass in dem sich an den Düsenkörper 104 anschließenden Konus 108 eine den Laserstrahl beeinflussende Optik angeordnet sein kann.
Das Übertragungselement des Düsenkörpers 106 kann eine Form bzw. Geometrie aufweisen, die dem Übertragungselement 26 der 1 bis 3 entspricht.
Unabhängig hiervon besteht die Möglichkeit, dass das Übertragungselement eine der Fügestelle bzw. dessen Verlauf angepasste Form bzw. Geometrie aufweist.
Auch sollte das Übertragungselement eine Dicke d im Bereich 0,05 mm und 0,5 mm, vorzugsweise von etwa 0,1 mm aufweisen.
Ferner besteht die Möglichkeit, das Übertragungselement mit einer die Laserstrahlung absorbierenden Beschichtung zu versehen, um möglichst viel Wärmeenergie der Laserstrahlung zu absorbieren. Insbesondere sollte eine Absorption von mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 90%, besonders bevorzugt mehr als 99,9% erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3247338 A [0002]
- DE 102004018280 B [0003]
- DE 19802305 C [0004]
- US 2005/109746 A [0005]

Claims

Verfahren zum Verbinden, wie Löten, von Bauteilen (34, 36) wie metallischen Leitern, mittels Laserstrahlung (16), wobei die zu verbindenden Bauteile (34, 36) ggfs. unter Zufuhr oder Vorhandensein von Lot und/oder Flussmittel durch von der Laserstrahlung erzeugte Wärmeenergie verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie des Laserstrahls auf zumindest einen Bereich der zu verbindenden Bauteile (34, 36) indirekt eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie des Laserstrahls (16) durch mindestens ein Übertragungselement (26) vollständig oder teilweise absorbiert und durch dieses auf die zu verbindenden Bauteile (34, 36) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) selbst direkt der Laserstrahlung ausgesetzt ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) eine Laserstrahlung absorbierende Beschichtung aufweist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) aber ein oder mehrere Strahlumformungselemente mit Laserstrahlung beaufschlagt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zu verbindenden Bauteile (34, 36) während des Energieeintrags mittels des Übertragungselementes (26) eine Andruckkraft aufgebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Übertragungselement (26) bzw. einer Fügestelle abgestrahlte Wärmestrahlung von einem Temperatursensor wie Pyrometer erfasst wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Übertragungselement (26) bzw. einer Fügestelle abgestrahlte Wärmestrahlung über einen dichroitischen Spiegel aus dem Strahlengang des Lasers ausgekoppelt und von einem Pyrometer oder einem anderen Temperatursensor erfasst wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Bauteile (34, 36) durch Anpressdruck vor Lötbeginn verformt werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) vorgewärmt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl durch optische Elemente in mehrere Teilstrahlen aufgeteilt wird.
Vorrichtung (10) zum Verbinden, wie Löten, von Bauteilen (34, 36), wie metallischen Leitern, mittels Laserstrahlung, umfassend eine die Laserstrahlung (16) auf die zu verbindenden Bauteile (34, 36) richtende Führungseinrichtung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (12) mindestens ein von dem Laserstrahl (16) erwärmbares Übertragungselement (26) aufweist, über das Wärmeenergie des Laserstrahls (16) auf die zu verbindenden Bauteile (34, 36) übertragbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) als Andruckvorrichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (12) als Laserdüse ausgebildet ist, umfassend einen Kanal (14), entlang dessen Längsachse der Laserstrahl (16) verläuft, sowie eine Düsenöffnung (28), wobei das Übertragungselement (26) als streifenförmiges Plattenelement sich diagonal in der Düsenöffnung (28) erstreckt.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) eine der Lötgeometrie bzw. Fügestelle angepasste Form aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) platten- bzw. stegförmig oder als eine Platte wie Blech ausgebildet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement eine Dicke d mit 0,05 mm ≤ d ≤ 0,5 mm, vorzugsweise d ≈ 0,1 mm aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) aus einem Material besteht, das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(m·K) aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) eine lotabweisende Oberfläche aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) aus Wolfram oder Titan besteht oder dieses Material enthält.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) eine Wölbung zum Laserstrahl (16) hin aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserdüse (12) frontseitig vollständig verschlossen ist, wobei frontseitiger Verschluss das Übertragungselement (26) bildet.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) die Wärmeenergie des Laserstrahls (16) zu mehr als 1%, vorzugsweise mehr als 60%, insbesondere mehr als 90%, besonders bevorzugt mehr als 99,9% absorbiert.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) integraler Bestandteil der Laserdüse (12) ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Strahlengang des Laserstrahls bis zum Übertragungselement (26), einschließlich eines eventuellen Pyrometer-Strahlengangs, geschlossen ist.