DE102023105138B3

DE102023105138B3 - Process for laser beam welding in a component

Info

Publication number: DE102023105138B3
Application number: DE102023105138.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Omlor; Patrick Knecht
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2023-03-02
Filing date: 2023-03-02
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2043-03-03

Abstract

In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen in einem Bauteil (1) bereitgestellt, aufweisend Bereitstellen des Bauteils (1), welches ein Gehäuse (2) aufweist, in dem mindestens eine Schweißstelle (13) ausgebildet werden soll, wobei in einer ersten Variante das Gehäuse (1) bereits mit einem mindestens für die Wellenlänge des Laserstrahls transparenten Deckel (3) verschlossen ist, welcher mit dem Gehäuse (2) eine gasdichte Verbindung ausbildet, oder in einer zweiten Variante das Gehäuse (1) mit einem Hilfsdeckel (3, 8) verschlossen wird; Einführen eines Schutzgases in das Gehäuse (2) des Bauteils (1) durch mindestens einen darin vorgesehenen Anschluss (6); Erzeugen eines Laserstrahls (5) entweder mittels einer außerhalb des Gehäuses (2) an das Bauteil (1) herangeführten Vorrichtung (4) oder mittels einer am Hilfsdeckel (3) angebrachten Vorrichtung (4); und Ausbilden der mindestens einen Schweißstelle (13) innerhalb des Gehäuses (2) mittels des Laserstrahls.In various embodiments, a method for laser beam welding in a component (1) is provided, comprising providing the component (1) which has a housing (2) in which at least one welding point (13) is to be formed, wherein in a first variant the housing (1) is already closed with a cover (3) which is transparent at least for the wavelength of the laser beam and which forms a gas-tight connection with the housing (2), or in a second variant the housing (1) is closed with an auxiliary cover (3, 8); introducing a protective gas into the housing (2) of the component (1) through at least one connection (6) provided therein; generating a laser beam (5) either by means of a device (4) brought to the component (1) outside the housing (2) or by means of a device (4) attached to the auxiliary cover (3); and forming the at least one welding point (13) inside the housing (2) by means of the laser beam.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen in einem Bauteil mittels eines Laserstrahls.The present invention relates to a method for welding a component by means of a laser beam.

Das Laserstrahlschweißen ist ein aus dem Stand der Technik wohlbekanntes Verfahren, welches sich durch eine hohe Schweißgeschwindigkeit und hohe Präzision auszeichnet. Die Verarbeitung erfolgt materialschonend und führt zu gleichmäßigen Schweißnähten, was für eine stabile Verbindung zwischen den beiden zusammengefügten Komponenten sorgt. Laserstrahlschweißen kann beispielsweise dazu verwendet werden, um stromführende Leitungen in elektrischen und elektronischen Bauteilen zu schweißen.Laser beam welding is a well-known process in the field of technology, which is characterized by high welding speed and high precision. The processing is gentle on the material and results in uniform weld seams, which ensures a stable connection between the two joined components. Laser beam welding can be used, for example, to weld current-carrying cables in electrical and electronic components.

So kann Laserstrahlschweißen beispielsweise dazu verwendet werden, um Kupferverbindungen innerhalb eines Pulswechselrichters (PWR) zu kontaktieren. Aufgrund von Sauberkeitsanforderungen wird sowohl in dem beispielhaft erwähnten Pulswechselrichter sowie auch in anderen elektronischen Bauteilen häufig ein Schutzgas beim Schweißen verwendet, was insbesondere Spritzer reduziert, aber auch Poren in der Schweißnaht vermeiden kann. Üblicherweise wird dafür eine zusätzliche gesonderte Einhausung verwendet, um an der Schweißstelle eine 100%ige Schutzgasatmosphäre sicherzustellen. Alternativ werden auch Schutzgasdüsen verwendet, mittels welchen Schutzgas direkt zur Schweißstelle geströmt wird. Beim Laserstrahlschweißen von Kupfer mit Schutzgas werden inerte Schutzgase (Ar, He) verwendet. Üblicherweise werden die Kontaktelemente miteinander verschweißt und erst nach Fertigstellung der Elektronik wird diese in einem darauffolgenden separaten Schritt in einem Gehäuse verbaut.For example, laser beam welding can be used to contact copper connections within a pulse-controlled inverter (PWR). Due to cleanliness requirements, a protective gas is often used during welding in the pulse-controlled inverter mentioned as an example, as well as in other electronic components. This reduces spatter in particular, but can also prevent pores in the weld seam. An additional separate housing is usually used for this purpose to ensure a 100% protective gas atmosphere at the welding point. Alternatively, protective gas nozzles are also used, by means of which protective gas flows directly to the welding point. When laser beam welding copper with protective gas, inert protective gases (Ar, He) are used. The contact elements are usually welded together and only after the electronics have been completed is this installed in a housing in a subsequent separate step.

Aus Druckschrift US 6,580 053 B1 ist beispielsweise eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Halbleitermaterials bekannt, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Lasereinheit und ein haubenartiges Abdeckelement zur Abdichtung eines mit einer Schutzatmosphäre gebildeten Raums aufweist. Druckschrift JP 2009107004 A offenbart eine Laserschweißvorrichtung zum Verbinden von stromleitenden Komponenten, wobei der Schweißvorgang unter Schutzgasatmosphäre erfolgt. Druckschrift DE 10 2011 087 181 B4 offenbart ein Laserbearbeitungssystem mit einem gasdicht abschließbaren Gehäuse, welches eine Prozesskammer umschließt.From print US6,580 053 B1 For example, a laser processing device for processing a semiconductor material is known, wherein the laser processing device has a laser unit and a hood-like cover element for sealing a space formed with a protective atmosphere. Publication JP 2009107004 A discloses a laser welding device for connecting current-conducting components, wherein the welding process takes place under a protective gas atmosphere. Publication EN 10 2011 087 181 B4 discloses a laser processing system with a gas-tight sealable housing which encloses a process chamber.

Druckschrift CN 101026935 A offenbart ein Verfahren zum Löten von Verdrahtungselementen durch Laserstrahlbestrahlung in einem Gehäuse. Im Zuge des Verfahrens wird ein erstes längliches Verdrahtungselement 1 mit einer Aufnahmebohrung durch die gesamte Dicke des ersten Verdrahtungselements vorbereitet und auf einem zweiten länglichen Verdrahtungselement gestapelt. In einem Lötmittel enthaltenden Loch ist Lötmittel angeordnet und ein Laserstrahl bestrahlt das erste Verdrahtungselement in der Nähe des Lötmittelaufnahmelochs, um das Lötmittel zu schmelzen und das erste Verdrahtungselement mit dem zweiten Verdrahtungselement zu verbinden. In dem Gehäuse kann ein Laserfenster vorgesehen sein und als Abluftöffnung für die Ableitung von Gas oder Rauch verwendet werden, die beim Schmelzen des Lötmittels entstehen. Vorzugsweise ist zusätzlich zum Laserfenster eine Zugangsöffnung zum Einleiten von Frischluft in das Innere einer Abdeckung des Gehäuses vorgesehen.Printed matter CN101026935A discloses a method for soldering wiring elements by laser beam irradiation in a housing. In the process, a first elongated wiring element 1 having a receiving hole through the entire thickness of the first wiring element is prepared and stacked on a second elongated wiring element. Solder is arranged in a solder-containing hole and a laser beam is irradiated on the first wiring element in the vicinity of the solder receiving hole to melt the solder and connect the first wiring element to the second wiring element. A laser window may be provided in the housing and used as an exhaust port for discharging gas or smoke generated when the solder is melted. Preferably, in addition to the laser window, an access port for introducing fresh air into the interior of a cover of the housing is provided.

Im Lichte des Vorgenannten kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, ein demgegenüber verbessertes Verfahren zum Schweißen mittels eines Laserstrahls bereitzustellen, insbesondere im Hinblick auf die Bereitstellung einer Schutzgasatmosphäre während des Schweißvorgangs.In light of the above, the object of the present invention can be seen in providing an improved method for welding by means of a laser beam, in particular with regard to the provision of a protective gas atmosphere during the welding process.

Diese Aufgabe wird mittels des Gegenstandes des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by means of the subject matter of the independent patent claim. Further preferred embodiments can be found in the dependent patent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen in einem Bauteil bereitgestellt, bei dem der Schweißvorgang nicht gesondert in einer anderen Vorrichtung durchgeführt wird und die geschweißten Kontaktelemente daraufhin in einem weiteren Schritt in das Gehäuse des Bauteils verbaut werden. Vielmehr erfolgt der Schweißvorgang direkt in dem Bauteil selbst Die mittels des Schweißverfahrens kontaktierten Elemente liegen bereits vor Beginn des Schweißvorgangs in ihrer Soll-Position in dem Bauteil vor und müssen nach dem Scheißvorgang nicht erst in einem weiteren Schritt in das Bauteil transferiert werden. Übertragen gesprochen kann das hier beschriebene Verfahren als ein „in situ“ Laserstahlschweißverfahren betrachtet werden, da die zusammenzufügenden Komponenten in ihrer natürlichen bzw. endgültigen Lage in dem Bauteil verschweißt werden.According to the invention, a method for laser beam welding in a component is provided in which the welding process is not carried out separately in another device and the welded contact elements are then installed in the housing of the component in a further step. Rather, the welding process takes place directly in the component itself. The elements contacted by means of the welding process are already in their desired position in the component before the welding process begins and do not have to be transferred to the component in a further step after the welding process. In other words, the method described here can be regarded as an "in situ" laser beam welding process, since the components to be joined are welded in their natural or final position in the component.

Das Verfahren gemäß der Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, das Gehäuse des Bauteils als Schirm für die Schutzgasatmosphäre zu nutzen. Dazu wird die Elektronik bereits vor dem Kontaktieren mittels des Laserstrahlschweißens im Gehäuse verbaut. Während des Kontaktierens kann zum einen das Gehäuse von einem für den Laser zumindest in einem Teilbereich transparenten Deckel bereits verschlossen sein. Aufgrund der Transparenz kann ein von außerhalb des Bauteils platzierter Laser dennoch innerhalb des Gehäuses als Schweißwerkzeug arbeiten. Insbesondere kann der mindestens in einem Teilbereich transparente Deckel als finales Gehäusebauteil dienen. Alternativ, wenn das Bauteil noch nicht mit dem finalen Deckel verschlossen ist, kann ein Hilfsdeckel auf das Gehäuse aufgesetzt werden, welcher für die Zeit des Laserstrahlschweißens temporär das Gehäuse gasdicht (bezogen auf die Kontaktstelle zwischen dem Gehäuse und dem Hilfsdeckel) verschließt. Hierbei kann der Hilfsdeckel grundsätzlich dem finalen Gehäusedeckel des Bauteils nachgebildet sein, wobei zusätzlich die den Laserstrahl erzeugende Vorrichtung (Laser) fix mit dem Hilfsdeckel verbunden sein kann. Der Hilfsdeckel kann auch als eine Glocke bzw. ein Trichter ausgebildet sein und auf das Gehäuse aufgesetzt werden, wodurch das Schutzgas schwieriger aus dem Inneren des Bauteils entweichen kann. In dieser Ausführungsform muss der Arbeitsraum nicht vollständig dicht sein, er kann es aber. Der Laser kann so am Hilfsdeckel angebracht sein, dass er auf der Innenseite des Hilfsdeckels aus dem Laser austritt und dadurch nicht zusätzlich durch das Material des Deckels bzw. dessen transparenten Werkstoff propagieren muss. Die Vorrichtung zum Erzeugen des Lasers kann ferner eine Laseroptik aufweisen, mittels welcher der Laserstrahl für den Schweißprozess passend vorbereitet werden kann (etwa hinsichtlich seiner Taille und Brennweite).The method according to the invention is based on the basic idea of using the housing of the component as a shield for the protective gas atmosphere. To this end, the electronics are installed in the housing before contact is made using laser beam welding. During contact, the housing can be closed by a cover that is transparent to the laser at least in part. Due to the transparency, a laser placed from outside the component can still act as a welding device inside the housing. tool. In particular, the cover, which is transparent in at least one part of the area, can serve as the final housing component. Alternatively, if the component is not yet closed with the final cover, an auxiliary cover can be placed on the housing, which temporarily seals the housing gas-tight (with respect to the contact point between the housing and the auxiliary cover) for the duration of the laser beam welding. In this case, the auxiliary cover can basically be modeled on the final housing cover of the component, whereby the device (laser) generating the laser beam can also be permanently connected to the auxiliary cover. The auxiliary cover can also be designed as a bell or funnel and placed on the housing, which makes it more difficult for the protective gas to escape from the interior of the component. In this embodiment, the work space does not have to be completely sealed, but it can be. The laser can be attached to the auxiliary cover in such a way that it exits the laser on the inside of the auxiliary cover and therefore does not have to propagate through the material of the cover or its transparent material. The device for generating the laser can further comprise laser optics, by means of which the laser beam can be suitably prepared for the welding process (e.g. with regard to its waist and focal length).

Durch den zumindest in einem Teilbereich für die Wellenlänge bzw. das Wellenlängenspektrum des Schweißlaserstrahls transparent ausgebildeten Deckel/Hilfsdeckel wird der Laserstrahl beispielsweise maximal um 5% durch Absorption geschwächt. Mittels geeigneter Laseroptik kann der Strahl beim Auftreffen auf den Deckel/Hilfsdeckel einen relativ großen Strahlquerschnitt aufweisen und damit eine relativ niedrige Energiedichte. Diese Parameter könnten so angepasst werden, dass eine Beschädigung des Deckels/Hilfsdeckels vermieden werden kann. Hier kann beispielsweise ein Laserstrahl mit einer hohen Divergenz verwendet werden, welcher an der auszubildenden Schweißstelle seinen minimalen Strahlquerschnitt erreicht. So können dann beispielsweise über 95% der Laserleistung im Fokus des Laserstrahls zusammengeführt werden, wodurch eine ausreichend hohe Energiedichte erreicht wird und erst dadurch Schweißen ermöglicht wird. Folglich kann also die den Laserstrahl erzeugende Vorrichtung so eingerichtet sein, dass der Laserstrahl nur dann eine zum Schweißen (z.B. für Kupfer- oder Aluminiumschweißen) ausreichend hohe Energiedichte hat, wenn er auf die entsprechenden zu schweißenden Komponenten innerhalb des Gehäuses fokussiert wird und diese das Laserlicht absorbieren.The cover/auxiliary cover, which is transparent at least in part for the wavelength or wavelength spectrum of the welding laser beam, weakens the laser beam by a maximum of 5% through absorption, for example. Using suitable laser optics, the beam can have a relatively large beam cross-section when it hits the cover/auxiliary cover and thus a relatively low energy density. These parameters could be adjusted so that damage to the cover/auxiliary cover can be avoided. For example, a laser beam with a high divergence can be used here, which reaches its minimum beam cross-section at the welding point to be formed. For example, over 95% of the laser power can then be brought together in the focus of the laser beam, whereby a sufficiently high energy density is achieved and only then welding is made possible. Consequently, the device generating the laser beam can be set up in such a way that the laser beam only has a sufficiently high energy density for welding (e.g. for copper or aluminum welding) if it is focused on the corresponding components to be welded within the housing and these absorb the laser light.

Das Schutzgas kann über mindestens ein am Gehäuse vorgesehenen Anschluss ins Innere eingeströmt werden, wobei bevorzugt mindestens zwei Anschlüsse bereitgestellt sein können, etwa ein Zufluss- und ein Abflussanschluss. Die Anschlüsse können im Betrieb des Bauteils als Anschlüsse für das Ein- und Ausleiten eines Kühlmediums fungieren und zur Bereitstellung einer Kühlung in dem Bauteil in Form einer Luftkühlung, Wasserkühlung oder Ölkühlung dienen. Andere Öffnungen in der Gehäusewand, falls vorhanden, können für den Prozess kurzfristig abgedichtet werden.The protective gas can flow into the interior via at least one connection provided on the housing, whereby preferably at least two connections can be provided, such as an inflow and an outflow connection. During operation of the component, the connections can function as connections for the inflow and outflow of a cooling medium and serve to provide cooling in the component in the form of air cooling, water cooling or oil cooling. Other openings in the housing wall, if present, can be sealed for the process at short notice.

Das hier offenbarte erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich bei verschiedensten Bauteilen, insbesondere einem Elektronikbauteil wie einem PWR, zum Einsatz kommen. Voraussetzung dafür ist, dass die mittels des Laserstrahlschweißens zusammenzufügenden Komponenten in einem Gehäuse eingehaust sind, welches für einen Betrieb mit einer Kühlung eingerichtet ist und daher bereits ein dichtendes Gehäuse mit bestehenden Medienzugängen darstellt. Im Optimalfall liegen die Medienzugänge als geometrisch einfache Öffnungen vor.The method according to the invention disclosed here can in principle be used for a wide variety of components, in particular an electronic component such as a PWR. The prerequisite for this is that the components to be joined together by means of laser beam welding are housed in a housing that is set up for operation with cooling and therefore already represents a sealed housing with existing media access. In the best case, the media access is present as geometrically simple openings.

Das hier offenbarte erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass keine gesonderte Vorrichtung zur Bildung einer Schutzgasatmosphäre notwendig ist, sondern bereits das Gehäuse zusammen mit dem Deckel bzw. dem Hilfsdeckel diese Vorrichtung ersetzt. Die durchzuführenden Schweißarbeiten können so erleichtert und beschleunigt werden, wenn dabei aufgrund von Sauberkeitsanforderungen ein Schutzgas verwendet werden muss.The method according to the invention disclosed here is characterized in that no separate device for forming a protective gas atmosphere is necessary, but rather the housing together with the cover or the auxiliary cover replaces this device. The welding work to be carried out can thus be made easier and faster if a protective gas has to be used due to cleanliness requirements.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen in einem Bauteil mittels eines Laserstrahls bereitgestellt werden. In einem ersten Schritt weist das Verfahren Bereitstellen des Bauteils auf, welches ein Gehäuse aufweist, in dem mindestens eine Schweißstelle ausgebildet werden soll, wobei entweder in einer ersten Variante das Gehäuse bereits mit einem mindestens für die Wellenlänge des Laserstrahls transparenten Deckel verschlossen ist, welcher mit dem Gehäuse eine gasdichte Verbindung ausbildet, oder in einer zweiten Variante das Gehäuse mit einem Hilfsdeckel verschlossen wird. In einem weiteren Schritt weist das Verfahren Einführen eines Schutzgases in das Gehäuse des Bauteils durch mindestens einen darin vorgesehenen Anschluss auf. Bevorzugt können mindestens zwei Anschlüsse dieser Art vorliegen, die Zugängen in der Gehäusewand entsprechen, um durch diese eine Verbindung von der Außenwelt zum Inneren des Gehäuses zu ermöglichen.According to the invention, a method for laser beam welding in a component by means of a laser beam is provided. In a first step, the method comprises providing the component, which has a housing in which at least one welding point is to be formed, wherein either in a first variant the housing is already closed with a cover which is transparent at least for the wavelength of the laser beam and which forms a gas-tight connection with the housing, or in a second variant the housing is closed with an auxiliary cover. In a further step, the method comprises introducing a protective gas into the housing of the component through at least one connection provided therein. Preferably, there can be at least two connections of this type, which correspond to accesses in the housing wall in order to enable a connection from the outside world to the interior of the housing.

In einem weiteren Schritt weist das Verfahren Erzeugen eines Laserstrahls auf entweder mittels einer außerhalb des Gehäuses an das Bauteil herangeführten Vorrichtung oder mittels einer am Hilfsdeckel angebrachten Vorrichtung.In a further step, the method comprises generating a laser beam either by means of a device brought to the component outside the housing or by means of a device attached to the auxiliary cover.

In einem darauffolgenden Schritt weist das Verfahren Ausbilden der mindestens einen Schweißstelle innerhalb des Gehäuses mittels des Laserstrahls auf.In a subsequent step, the method comprises forming the at least one weld point within the housing by means of the laser beam.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der bei der ersten Variante verwendete Deckel einem finalen Gehäusebauteil entsprechen. Folglich kann das Schweißverfahren durch den Deckel des Bauteils hindurch erfolgen, wobei der finale Deckel in einem vorgelagerten Schritt auf das Gehäuse montiert worden ist und nach dem Durchführen des Schweißverfahrens unverändert am Gehäuse montiert bleibt.According to a further embodiment of the method, the cover used in the first variant can correspond to a final housing component. Consequently, the welding process can be carried out through the cover of the component, wherein the final cover has been mounted on the housing in a preceding step and remains mounted on the housing unchanged after the welding process has been carried out.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der bei der zweiten Variante auf das Gehäuse aufgesetzte bzw. an dieses montierte Hilfsdeckel mindestens in einem Teilbereich für mindestens die Wellenlänge des Laserstrahls transparent sein. Der Teilbereich kann so angeordnet sein, dass eine Laserschweißung an den dafür vorgesehenen Stellen innerhalb des Bauteils durch den Hilfsdeckel hindurch vorgenommen werden kann. Nach Beenden des Schweißvorgangs kann der Hilfsdeckel wieder vom Gehäuse abgenommen/demontiert werden.According to a further embodiment of the method, the auxiliary cover placed on or mounted on the housing in the second variant can be transparent in at least one partial area for at least the wavelength of the laser beam. The partial area can be arranged in such a way that laser welding can be carried out at the locations provided for this purpose within the component through the auxiliary cover. After the welding process has been completed, the auxiliary cover can be removed/dismantled from the housing again.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der bei der zweiten Variante auf das Gehäuse aufgesetzte Hilfsdeckel eine gasdichte Verbindung mit dem Gehäuse ausbilden. Im Hinblick auf den Aspekt der gasdichten Schnittstelle zwischen dem Hilfsdeckel und dem Gehäuse kann der Hilfsdeckel im Wesentlichen dem in der ersten Variante des Verfahrens verwendeten Deckel entsprechen.According to a further embodiment of the method, the auxiliary cover placed on the housing in the second variant can form a gas-tight connection with the housing. With regard to the aspect of the gas-tight interface between the auxiliary cover and the housing, the auxiliary cover can essentially correspond to the cover used in the first variant of the method.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Vorrichtung zum Erzeugen des Laserstrahls derart am Hilfsdeckel angebracht sein, dass der Laserstrahl innerhalb des mit dem Hilfsdeckel verschlossenen Gehäuses aus der Vorrichtung austritt. So kann ein Teil der Vorrichtung zum Erzeugen des Laserstrahls auf der Innenseite des Hilfsdeckels angeordnet sein, so dass sich dieser Teil nach Aufsetzten des Hilfsdeckels auf die offene Seite des Gehäuses in dessen Innerem befindet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der dann aus diesem Teil der Vorrichtung austretende Laserstrahl nicht durch den Hilfsdeckel hindurchpropagieren muss.According to a further embodiment of the method, the device for generating the laser beam can be attached to the auxiliary cover in such a way that the laser beam exits the device inside the housing closed with the auxiliary cover. A part of the device for generating the laser beam can thus be arranged on the inside of the auxiliary cover, so that this part is located inside the housing after the auxiliary cover has been placed on the open side of the housing. This embodiment has the advantage that the laser beam then exiting this part of the device does not have to propagate through the auxiliary cover.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der Hilfsdeckel eine Trichterform aufweisen, welche sich zur Außenseite des Gehäuses hin verjüngt. Die Vorrichtung zur Erzeugung des Laserstrahls kann beispielsweise im Scheitel des Trichters angeordnet sein. Der in Trichter- bzw. Glockenform ausgebildete Hilfsdeckel muss nicht notwendigerweise eine gasdichte Kontaktstelle mit dem Gehäuse ausbilden (er kann es aber). Es genügt, wenn der Austritt des Schutzgases aus dem Inneren des Gehäuses durch Anlegen des Hilfsdeckels während des Schweißvorgangs erschwert wird.According to a further embodiment of the method, the auxiliary cover can have a funnel shape which tapers towards the outside of the housing. The device for generating the laser beam can be arranged, for example, in the apex of the funnel. The auxiliary cover, which is designed in the form of a funnel or bell, does not necessarily have to form a gas-tight contact point with the housing (but it can). It is sufficient if the escape of the protective gas from the interior of the housing is made more difficult by applying the auxiliary cover during the welding process.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es sich bei dem Bauteil um einen Pulswechselrichter handeln. Im Zuge des Laserstrahlschweißprozesses können beispielsweise stromführende Leitungen, etwa aus Kupfer, innerhalb des Bauteils miteinander verschweißt werden.According to a further embodiment of the method, the component can be a pulse inverter. During the laser beam welding process, current-carrying lines, such as those made of copper, can be welded together within the component.

Es wird ferner ein Bauteil offenbart, aufweisend ein Gehäuse, welches mit einem für Licht im sichtbaren und/oder infraroten Bereich, insbesondere für die Wellenlängen eines zum Laserstrahlschweißen verwendeten Lasers, mindestens in einem Teilbereich davon transparenten Deckel gasdicht verschlossen ist; elektronische Komponenten, welche im Inneren des Gehäuses angeordnet sind; und mindestens einen Anschluss, welcher zum Einleiten eines Fluids in das Bauteil dient. Zusätzlich zu dem einen Anschluss kann ein weiterer Anschluss vorliegen, so dass mittels der beiden Kühlfluidanschlüsse, wie bereits zuvor angemerkt, eine Kühlfluidströmung durch das Bauteil ausgebildet werden kann.A component is also disclosed, comprising a housing which is sealed in a gas-tight manner with a cover which is transparent to light in the visible and/or infrared range, in particular to the wavelengths of a laser used for laser beam welding, at least in a partial area thereof; electronic components which are arranged inside the housing; and at least one connection which serves to introduce a fluid into the component. In addition to the one connection, a further connection can be present so that a cooling fluid flow through the component can be formed by means of the two cooling fluid connections, as already mentioned above.

Bei dem Bauteil kann es sich um einen Pulswechselrichter handeln.The component may be a pulse inverter.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

1A und 1B zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
2A und 2B zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3A und 3B zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawings.

1A and 1B show a first embodiment of the method according to the invention.
2A and 2 B show a second embodiment of the method according to the invention.
3A and 3B show a third embodiment of the method according to the invention.
4 shows a further embodiment of the method according to the invention.

In den 1A und 1B ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Die hierbei verwendeten grundlegenden Komponenten sind auch in den nachfolgenden Figuren dargestellt und tragen gleiche Bezugszeichen. Dabei zeigt 1A einen Zustand, welcher zeitlich vor dem in 1 B gezeigten Zustand liegt.In the 1A and 1B A first embodiment of the method according to the invention is illustrated. The basic components used here are also shown in the following figures and have the same reference numerals. 1A a condition which occurred before the 1B shown condition.

In 1A ist das Bauteil 1 dargestellt, welches ein Gehäuse 2 mit darin angeordneten Komponenten 11, 12 aufweist, die miteinander verschweißt werden sollen. Das Gehäuse 2 ist mit einem Deckel 3 gasdicht verschlossen. In der Wand des Gehäuses 2 sind mindestens zwei Anschlüsse bereitgestellt, die jedoch in 1A nicht explizit gezeigt sind.In 1A The component 1 is shown, which has a housing 2 with components 11, 12 arranged therein, which are to be welded together. The housing 2 is sealed gas-tight with a cover 3. At least two connections are provided in the wall of the housing 2, which, however, are in 1A are not explicitly shown.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst die Vorrichtung 4 zum Bereitstellen des Laserstrahls an das Bauteil 1 herangeführt und geeignet positioniert. Dann wird eine Schutzgasströmung durch ein das Innere des Bauteils 1 ausgebildet, indem etwa durch den ersten Anschluss 6 ein Schutzgas in das Bauteil 1 eingeleitet wird und durch den zweiten Anschluss 7 aus diesem ausgeleitet wird. Schließlich wird die Vorrichtung 4 aktiviert, die den Laserstrahl 5 erzeugt, und es kann eine in 1B angedeutete Schweißstelle 13 zwischen den beiden Komponenten 11, 12 ausgebildet werden, wodurch diese aneinander befestigt werden.To carry out the method according to the invention, the device 4 for providing the laser beam is first brought to the component 1 and positioned appropriately. Then a protective gas flow is formed through the interior of the component 1, for example by introducing a protective gas into the component 1 through the first connection 6 and discharging it from the component through the second connection 7. Finally, the device 4 which generates the laser beam 5 is activated and a 1B indicated welding point 13 is formed between the two components 11, 12, whereby they are fastened to one another.

Das in den 2A und 2B veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Der Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel liegt darin, dass statt des Deckels 3, welcher einem finalen Gehäusebauteil entspricht, ein Hilfsdeckel 8 verwendet wird, mit dem das Gehäuse 2 verschlossen wird. Die Vorrichtung 4 zum Bereitstellen des Laserstrahls ist zudem fest mit dem Hilfsdeckel 8 verbunden. Durch Aufsetzen des Hilfsdeckels 8 auf das Gehäuse 2 (siehe 2B) wird zugleich die Vorrichtung 4 gegenüber dem Gehäuse 2 positioniert. Wie im vorherigen Fall und in 2B dargestellt, kann anschließend mittels des von der Vorrichtung 4 erzeugten Laserstrahls 5 der Laserstrahlschweißprozess durchgeführt werden, um die beiden Komponenten 11, 12 an der Schweißstelle 13 miteinander zusammenzufügen.The 2A and 2 B The second embodiment of the method according to the invention illustrated in FIG. 1 is similar to the first embodiment. The difference to the first embodiment is that instead of the cover 3, which corresponds to a final housing component, an auxiliary cover 8 is used to close the housing 2. The device 4 for providing the laser beam is also firmly connected to the auxiliary cover 8. By placing the auxiliary cover 8 on the housing 2 (see 2 B) At the same time, the device 4 is positioned opposite the housing 2. As in the previous case and in 2 B As shown, the laser beam welding process can then be carried out by means of the laser beam 5 generated by the device 4 in order to join the two components 11, 12 together at the welding point 13.

Hierbei sei erwähnt, dass die Vorrichtung 4 in dem in den 2A und 2B veranschaulichten Szenario nicht notwendigerweise an den Hilfsdeckel 8 befestigt sein muss. Die Vorrichtung 4 kann ebenfalls, wie bei dem in den 1A und 1B veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel, in einem unabhängigen Schritt an das Bauteil 1 herangeführt werden.It should be noted that the device 4 in the 2A and 2 B illustrated scenario does not necessarily have to be attached to the auxiliary cover 8. The device 4 can also, as in the case of the 1A and 1B illustrated first embodiment, can be brought to the component 1 in an independent step.

Das in den 3A und 3B veranschaulichte dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnlich. Der Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispielen liegt darin, dass der Hilfsdeckel 8, welcher auf das Gehäuse 2 gesetzt wird, die Form eines Trichters 9 aufweist und die Vorrichtung 4 zum Erzeugen des Laserstrahls in den Hilfsdeckel 8 so eingebaut ist, dass der den Laserstrahl emittierende Teil auf der Innenseite des Deckels 8 angeordnet ist. Das hat zur Folge, dass durch Aufsetzen des Hilfsdeckels 8 auf das Gehäuse 2 die Vorrichtung 4 zum einen in ihrer Position relativ zum Gehäuse 2 fixiert wird. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel und wie in 3B gezeigt, tritt der Laserstrahl 5 zum anderen aus einem innen liegenden Teil der Vorrichtung 4 aus und muss dadurch nicht erst durch den Hilfsdeckel 8 hindurchpropagieren. Folglich muss der Hilfsdeckel 8 nicht aus einem für die Wellenlänge bzw. das Wellenlängenspektrum des Laserstrahls 5 transparenten Material ausgebildet sein, da es in diesem Ausführungsbeispiel nicht auf dessen Transparenz ankommt, um den Schweißvorgang vorzunehmen.The 3A and 3B The third embodiment of the method according to the invention illustrated in FIG. 1 is similar to the second embodiment. The difference from the second embodiment is that the auxiliary cover 8, which is placed on the housing 2, has the shape of a funnel 9 and the device 4 for generating the laser beam is installed in the auxiliary cover 8 in such a way that the part emitting the laser beam is arranged on the inside of the cover 8. This means that by placing the auxiliary cover 8 on the housing 2, the device 4 is fixed in its position relative to the housing 2. In contrast to the second embodiment and as in FIG. 3B shown, the laser beam 5 emerges from an inner part of the device 4 and therefore does not have to first propagate through the auxiliary cover 8. Consequently, the auxiliary cover 8 does not have to be made of a material that is transparent to the wavelength or wavelength spectrum of the laser beam 5, since in this embodiment its transparency is not important in order to carry out the welding process.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel eines Bauteils 1, das einem Pulswechselrichter entspricht. Das Gehäuse 2 ist mit dem finalen Deckel 3 verschlossen, welcher zugleich für den von der Vorrichtung 4 erzeugten Laserstrahl 5 transparent ist. Durch den ersten Anschluss 6 wird das Schutzgas in das Innere des Gehäuses 2 geleitet und kann durch den zweiten Anschluss 7 aus diesem wieder austreten. Im Inneren des Gehäuses 2 erfolgt die Ausbildung der Schweißstellen 13 mittels des Laserstrahls 5 durch den Deckel 3 hindurch unter einer Schutzgasatmosphäre. 4 shows a further embodiment of the method according to the invention using the example of a component 1, which corresponds to a pulse inverter. The housing 2 is closed with the final cover 3, which is also transparent to the laser beam 5 generated by the device 4. The protective gas is fed into the interior of the housing 2 through the first connection 6 and can exit from it again through the second connection 7. Inside the housing 2, the welding points 13 are formed by means of the laser beam 5 through the cover 3 under a protective gas atmosphere.

Claims

Method for laser beam welding in a component (1), comprising: providing the component (1), which has a housing (2) in which at least one welding point (13) is to be formed, wherein in a first variant the housing (1) is already closed with a cover (3) which is transparent at least for the wavelength of a laser beam (5) and which forms a gas-tight connection with the housing (2), or in a second variant the housing (1) is closed with an auxiliary cover (3, 8); introducing a protective gas into the housing (2) of the component (1) through at least one connection (6) provided therein; generating the laser beam (5) either by means of a device (4) brought to the component (1) outside the housing (2) or by means of a device (4) attached to the auxiliary cover (3); and forming the at least one welding point (13) inside the housing (2) by means of the laser beam.

Procedure according to Claim 1 , whereby the cover (3) used in the first variant corresponds to a final housing component.

Procedure according to Claim 1 , wherein in the second variant the auxiliary cover (3, 8) placed on the housing (2) is transparent at least in a partial area for at least the wavelength of the laser beam (5).

Procedure according to Claim 3 , wherein in the second variant the auxiliary cover (3, 8) placed on the housing (2) forms a gas-tight connection with the housing (2).

Procedure according to Claim 1 , wherein the device (4) for generating the laser beam (5) is attached to the auxiliary cover (8) in such a way that the laser beam (5) exits the device (4) within the housing (2) closed by the auxiliary cover (8).

Procedure according to Claim 5 , wherein the auxiliary cover (8) has a funnel shape (9) which tapers towards the outside of the housing (2).

Procedure according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the component (1) is a pulse inverter.