DE102006039623B3 - Printed circuit board and LED connecting method, involves reproducing light beam by imaging lens, and dividing beam into number of partial light beams such that partial light beams form number of discrete light spots - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungTerritory of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Verbindung von Elementen, insbesondere durch stoffschlüssige Verbindung, ganz besonders bevorzugt durch Weichlöten, und betrifft insbesondere das Kontaktieren von elektronischen oder mikroelektronischen Bauelementen durch Weichlöten. Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft allgemein die Bearbeitung eines Substrats mit Laserstrahlen.The The present invention relates generally to the connection of elements, especially by cohesive Compound, most preferably by soft soldering, and in particular relates to the contacting of electronic or microelectronic Components by soldering. Another aspect of the present invention relates generally the processing of a substrate with laser beams.
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
In der Elektronikfertigung müssen heutzutage 40.000 Bauelemente oder mehr pro Stunde gelötet werden. Deshalb findet in der Massenfertigung von elektronischen Geräten, insbesondere bei der Massenherstellung von bestückten Leiterplatinen, überwiegend das so genannte Reflow-Löten bzw. Wiederaufschmelzlöten Anwendung. Dabei handelt es sich um ein Weichlötverfahren zum Löten von SMD-Bauteilen. In einem ersten Schritt wird beim Reflow-Löten das Weichlot vor der Bestückung auf die Platine aufgetragen. In einem nächsten Schritt werden dann die Bauteile bestückt. Da die verwendete Lötpaste klebrig ist, werden die Bauteile bei der Bestückung direkt durch die Lötpaste gehalten. Sie müssen also nicht eigens aufgeklebt werden. Beim anschließenden Aufschmelzen des Lotes zentrieren sich die bestückten Bauelemente durch die Oberflächenspannung auf den Landepads und setzen sich ab.In of electronics manufacturing Today, 40,000 components or more are soldered per hour. Therefore, takes place in the mass production of electronic devices, in particular in the mass production of printed circuit boards, mainly the so-called reflow soldering or reflow soldering Application. This is a soft soldering process for soldering SMD components. In a first step, the reflow soldering on the solder before placement the board applied. Then in a next step the components are equipped. Because the solder paste used is sticky, the components are held by the solder paste during assembly. You need to So not be glued on specially. During the subsequent melting of the solder, the assembled components center themselves through the surface tension on the landing pads and sit down.
Zwar lässt sich durch Reflow-Löten eine hohe Stückzahl realisieren, doch bedingt das Reflow-Löten eine hohe thermische Belastung der zu lötenden Bauelemente. Mit zunehmender Integrationsdichte und Funktionalität steigt jedoch die Temperaturempfindlichkeit von mikroelektronischen Bauelementen. Dies gilt auch für mikroelektromechanische Systeme (MEMS). Erschwerend kommt hinzu, dass zum 1. Juli 2006 die Europäische Elektroschrottverordnung (WEEE) in Kraft tritt, was die Umstellung auf bleifreie Elektronikprodukte erforderlich macht. Das bleifreie Löten, wie zukünftig von der WEEE vorgeschrieben, bedingt jedoch im Normalfall höhere Löttemperaturen, die leicht um etwa 20° Celsius höher liegen können, was die thermische Belastung beim Löten weiter erhöht. Es besteht deshalb ein Bedarf an Lötverfahren in der Elektronikfertigung, die eine geringe thermische Belastung ermöglichen.Though let yourself by reflow soldering a high quantity realize, but requires the reflow soldering a high thermal load the one to be soldered Components. With increasing integration density and functionality is increasing however, the temperature sensitivity of microelectronic devices. This also applies to microelectromechanical systems (MEMS). To make matters worse, that on 1 July 2006 the European Waste Electrical and Electronic Equipment Regulation (WEEE) enters into force, causing the changeover on lead-free electronic products. The lead-free Soldering, as in the future prescribed by the WEEE, but normally requires higher soldering temperatures, easily by about 20 ° Celsius higher can, which further increases the thermal load during soldering. It exists therefore a need for soldering in electronics manufacturing, which has a low thermal load enable.
Für eine erhöhte Zugfestigkeit von Lötstellen werden Lote mit einem hohen Antimongehalt bevorzugt. Dies bedingt aufgrund der höheren Schmelztemperatur von Antimon (Sb) höhere Löttemperaturen, was die thermische Belastung von Bauelementen ebenfalls erhöht.For increased tensile strength of solder joints Solders with a high antimony content are preferred. This is due to the higher one Melting temperature of antimony (Sb) higher soldering temperatures, which is the thermal Load of components also increased.
Andere Lötverfahren, beispielsweise das so genannte Wellenlöten, schaffen hier ebenfalls keine Abhilfe.Other soldering, For example, the so-called wave soldering, create here as well no remedy.
Aus anderen technischen Gebieten ist das Laserstrahllöten bekannt. Dabei werden die Lötstellen mit einem Laserstrahl erhitzt, der punktgenau fokussiert werden kann und so viel Energie in die Lötstelle eintragen kann. Die Lötstelle wird somit räumlich sehr eng begrenzt erwärmt, was kurze Lötzeiten von beispielsweise weniger als 1 Sek. ermöglicht. Dadurch tritt an den Bauteilen nahezu keine thermische Belastung auf.Out other technical fields laser beam soldering is known. This will be the solder joints heated with a laser beam, which are focused precisely can and can enter so much energy in the solder joint. The soldered point becomes spatially heated very narrowly, what short soldering times of for example, less than 1 sec. This occurs to the Components almost no thermal load.
US 2005/0082265 A1 offenbart ein Laserschweißverfahren zur Herstellung einer Steuerung für eine hydraulische Fahrzeug-Bremseinrichtung. Dabei werden Elemente aus Metall mit Elementen aus Kunststoff stoffschlüssig verbunden. Zur Ausbildung der erforderlichen geschlossenen Schweißlinie muss dabei ebenfalls der jeweilige Lasterstrahl verfahren werden.US 2005/0082265 A1 discloses a laser welding process for the production a controller for a hydraulic vehicle braking device. There are elements made of metal with plastic elements. To form the required closed welding line must while also the respective load beam are moved.
Die Verwendung von Robotern zur Strahlablenkung bedingt lange Schweiß- bzw. Lötzeiten, was einen Einsatz in der Elektronikfertigung unzweckmäßig macht.The Use of robots for beam deflection requires long welding or soldering times, which makes a use in electronics manufacturing impractical.
Alternativ können zur Strahlablenkung auch Galvanometerscanner eingesetzt werden, die aufgrund der nahezu trägheitslosen Strahlablenkung gegenüber den vorgenannten motorischen Strahlablenkungen einen deutlichen Geschwindigkeitsvorteil bieten. Dies ermöglicht grundsätzlich den Einsatz in der Elektronikfertigung.alternative can for beam deflection also galvanometer scanners are used, because of the almost inertia Beam deflection opposite the aforementioned motor beam deflections a clear Offer speed advantage. This basically allows the Use in electronics production.
US 2004/0190294 A1 offenbart ein Verfahren zum Laserlöten von Leistungs-LEDs. Dabei wird eine Vielzahl von Lötstellen entlang eines Linienverlaufs, nämlich eines kreisförmigen Linienverlaufs, gesetzt. Die Strahlablenkung wird dabei mithilfe eines Scanners mit zwei beweglichen Spiegeln bewerkstelligt. Die insgesamt erzielte Fertigungsgeschwindigkeit ist jedoch dennoch nicht ausreichend für die Elektronikfertigung mit hohen Stückzahlen, denn ein solcher Lötvorgang erfolgt weiterhin sequenziell und dauert mindestens etwa 0,5 Sek. bis etwa 2 Sek. (Transportprozesse noch nicht eingerechnet). Würde man die Anzahl von Scannern nach diesem Verfahren erhöhen, so würde dies einen sehr hohen Steuerungsaufwand erfordern, was höhere Fertigungskosten bedingen würde.US 2004/0190294 A1 discloses a method for laser soldering power LEDs. In this case, a plurality of solder joints along a line course, namely a circular line course, set. The beam deflection is accomplished by means of a scanner with two movable mirrors. However, the total production speed achieved is still not sufficient for high-volume electronics production, since such a soldering process continues to take place sequentially and takes at least about 0.5 sec. To about 2 sec. (Transport processes not yet included). Would you increase the number of scanners by this method hen this would require a very high control effort, which would require higher manufacturing costs.
Vergleichbare Probleme treten auch bei der Substratbearbeitung auf, beispielsweise beim gezielten Setzen einer Vielzahl von Durchgangslöchern, Sacklöchern und/oder Schwächungsbereichen in einer vorbestimmten geometrischen Anordnung.comparable Problems also occur in the substrate processing, for example when selectively setting a plurality of through holes, blind holes and / or weakened areas in a predetermined geometric arrangement.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von wenigstens zwei Elementen mit Lichtstrahlen bereitzustellen, womit sich in einfacher Weise eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig geringer thermischer Belastung der zu verbindenden Elemente realisieren lässt. Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung soll dabei das Laserlöten von elektronischen, optoelektronischen oder mikroelektromechanischen (MEMS) Elementen betreffen.task It is the object of the present invention to provide a method and an apparatus for providing at least two elements with light rays, bringing in a simple way a high production speed at the same time low thermal load to be connected Realize elements. A preferred application of the invention is the laser soldering of electronic, optoelectronic or microelectromechanical (MEMS) elements.
Die vorgenannten sowie weitere Aufgaben werden durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.The The above and other objects are achieved by a method Claim 1 and solved by a device according to claim 10. Further advantageous embodiments are the subject of the referenced Dependent claims.
Bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung teilt eine Abbildungsoptik den Lichtstrahl, bevorzugt Laserlichtstrahl, gleichzeitig in eine Mehrzahl von Teillichtstrahlen, die auf die zu verbindenden Elemente abgebildet werden, wo diese eine Mehrzahl von diskreten Lichtflecken ausbilden. Diese bewirken durch den Energieeintrag erfindungsgemäß die Ausbildung einer Mehrzahl von diskreten, stoffschlüssigen Verbindungsstellen zwischen den zu verbindenden Elementen. Bevorzugt werden die Elemente an den Verbindungsstellen durch Schmelzen eines Weichlots miteinander verbunden. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch grundsätzlich auch zum Hartlöten, Schweißen oder auch zum durch die Lichtflecken initiierten Fotohärten eines Klebstoffs.at a method according to the present invention Invention shares an imaging optics the light beam, preferably Laser light beam, simultaneously into a plurality of partial light beams, which are mapped to the elements to be connected, where these form a plurality of discrete spots of light. This effect by the energy input according to the invention the formation of a plurality of discrete, cohesive Connecting points between the elements to be connected. Prefers the elements are at the joints by melting a Soft solder interconnected. The present invention is suitable but in principle also for brazing, welding or to the initiated by the light spots photocuring of an adhesive.
Somit können erfindungsgemäß gleichzeitig mehrere stoffschlüssige Verbindungsstellen, insbesondere Lötstellen, ausgebildet werden. Eine zeit- und kostenaufwendige Strahlablenkung ist erfindungsgemäß nicht erforderlich. Bekanntermaßen können Lichtstrahlen in einfacher Weise in eine Vielzahl von Teillichtstrahlen geteilt werden. Da zur stoffschlüssigen Verbindung von Elementen, insbesondere zum Löten, je Verbindungsstelle ein gewisse Mindestleistung erforderlich ist, unterliegt das erfindungsgemäße Verfahren praktisch nur der Beschränkung, dass die jeweiligen Teillichtstrahlen noch eine ausreichende Intensität bzw. Leistung aufweisen müssen. Dies lässt sich durch geeignete Ausgestaltung des Strahlteilers sowie durch geeignete Wahl der Lichtleistung des Eingangslichtstrahls in nahezu beliebiger Weise realisieren.Consequently can according to the invention several at cohesive Connecting points, in particular solder joints are formed. A time-consuming and expensive beam deflection is not according to the invention required. As is known, light rays divided in a simple manner into a plurality of partial light beams become. As for cohesive Connection of elements, in particular for soldering, each connection point certain minimum power is required, subject to the inventive method practically only of restriction, that the respective partial light beams still have sufficient intensity or power must have. This leaves by suitable design of the beam splitter and by suitable choice of the light output of the input light beam in almost any desired Realize way.
Erfindungsgemäß werden die Teillichtstrahlen unmittelbar von der Abbildungsoptik geeignet abgebildet und abgelenkt, um gleichzeitig eine Mehrzahl von Verbindungsstellen auszubilden. Als besonders zweckmäßig zur geeigneten Strahlteilung hat sich die Verwendung eines der Abbildungsoptik zugeordneten diffraktiven optischen Elements (DOE) erwiesen, da hierdurch auch hohe Lichtintensitäten nahezu verlustfrei und mit geeignetem Strahlprofil der Teillichtstrahlen geteilt werden können. Insbesondere lässt sich mit diffraktiven optischen Elementen auch eine weitere Strahlformung einfach realisieren, insbesondere in Bezug auf den Strahlquerschnitt, die Intensität, Form bzw. Strahlprofil und/oder Divergenz der jeweiligen Teillichtstrahlen.According to the invention the partial light beams are suitable directly from the imaging optics imaged and deflected to simultaneously a plurality of connection points train. As particularly useful for suitable beam splitting has become the use of one of the imaging optics associated diffractive optical element (DOE) proved, as this high light intensities almost lossless and with a suitable beam profile of the partial light rays can be shared. In particular, lets With diffractive optical elements also a further beam shaping easy to realize, especially with respect to the beam cross section, the intensity, Shape or beam profile and / or divergence of the respective partial light beams.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Verbindungsstellen in einer vorbestimmten Anordnung vorgegeben. Dies kann beispielsweise durch die Ausgestaltung der zu verbindenden Elemente und/oder durch deren geometrische Anordnung, beispielsweise auf einer Halteinrichtung zur Positionierung der zu verbindenden Elemente während des Prozesses, bedingt sein. Erfindungsgemäß ist das diffraktive optische Element so ausgebildet und ausgelegt, dass die Teillichtstrahlen in Entsprechung zu dieser vorbestimmten Anordnung von Verbindungsstellen erzeugt und in entsprechende Richtungen gerichtet und abgebildet werden. Vorteilhaft ist, dass eine weitere aufwendige Ablenkung der Teillichtstrahlen nicht erforderlich ist. Zur Umstellung des Verfahrens auf eine andere geometrische Anordnung der Verbindungsstellen kann das diffraktive optische Element dabei austauschbar sein, beispielsweise in einer Revolvereinheit oder einer anderen Dreh- bzw. Wechseleinrichtung gehalten werden.According to one another embodiment the connection points are predetermined in a predetermined arrangement. This can be achieved for example by the design of the Elements and / or by their geometric arrangement, for example on a holding device for positioning the to be connected Elements during of the process, be conditional. According to the invention, the diffractive optical Element designed and designed so that the partial light rays in correspondence with this predetermined arrangement of joints generated and directed in corresponding directions and mapped become. It is advantageous that a more elaborate distraction the partial light rays is not required. To convert the Procedure for a different geometric arrangement of the joints the diffractive optical element can be exchangeable, for example in a revolver unit or other turning or changing device being held.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass der Abbildungsoptik mehrere diffraktive optische Elemente zugeordnet sind, beispielsweise unmittelbar in dieser gehalten sind, um den Eingangs-Lichtstrahl geeignet in eine Vielzahl von Teillichtstrahlen zu teilen. Bevorzugt wird jedoch gemäß einer weiteren Ausführungsform ein einzelnes diffraktives optischen Element verwendet, das insgesamt von dem Eingangs-Teillichtstrahl durchsetzt wird und eine Mehrzahl von diffraktiven optischen Zonen bzw. aktiven Zonen aufweist, deren Anordnung und Auslegung abgestimmt sind auf die vorgenannte vorbestimmte Anordnung von Verbindungsstellen. Somit weist das diffraktive optische Element eine oder mehrere diffraktive optische Zonen bzw. aktiven Zonen auf, die beispielsweise in Gestalt von alternierenden erhabenen und vertieften linien-, kreis- oder ellipsenförmigen Zonen oder von alternierenden Bereichen mit unterschiedlichem Brechungsindex oder in anderer Weise, als geeignet Licht beugende Strukturen ausgebildet sind. Diese aktiven Zonen sind bevorzugt auf einem einzelnen, für den Eingangs-Lichtstrahl transparenten Substrat vorgesehen, das zu diesem Zweck auch wechselbar im Strahlengang des Eingangs-Lichtstrahls gehalten sein kann.In principle it can be provided that the imaging optics are associated with a plurality of diffractive optical elements, for example, are held directly in this, to divide the input light beam suitable in a plurality of partial light beams. Preferably, however, according to a further embodiment, a single diffractive optical element is used, which is penetrated overall by the input partial light beam and has a plurality of diffractive optical zones or active zones whose arrangement and design are matched to the aforementioned predetermined arrangement of joints. Thus, the diffractive optical element has one or more diffractive optical zones or active zones, for example in the form of alternating raised and recessed line, circle or elliptical zones or of alternating regions with different refractive indices or in others Way, are designed as suitable light-diffractive structures. These active zones are preferably provided on a single, transparent to the input light beam substrate, which may be held for this purpose also changeable in the beam path of the input light beam.
Gemäß einem bevorzugten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist jede der diffraktiven optischen Zonen des diffraktiven optischen Elements ausgelegt, um dem zugeordneten Teillichtstrahl eine geeignete Intensität, einen geeigneten Strahlquerschnitt, eine geeignete Strahlform und/oder Strahldivergenz aufzuprägen. Somit können die einzelnen diffraktiven optischen Zonen in beliebiger Weise unterschiedlich ausgelegt sein.According to one preferred aspect of the present invention is each of designed diffractive optical zones of the diffractive optical element, around the associated partial light beam a suitable intensity, a suitable beam cross-section, a suitable beam shape and / or Impose beam divergence. Thus, you can the individual diffractive optical zones differ in any way be designed.
Insbesondere lassen sich so auch Teillichtstrahlen mit unterschiedlichen Intensitäten in einfacher Weise realisieren, so dass stoffschlüssige Verbindungsstellen, wie beispielsweise Lötstellen, gleichzeitig mit unterschiedlichem Energieeintrag aus einem einzigen Eingangs-Lichtstrahl erzeugt werden können.Especially Thus, partial light beams with different intensities can also be made easier Realize manner, so that material connection points, such as for example, solder joints, at the same time be generated with a different energy input from a single input light beam can.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst die Abbildungsoptik zumindest eine Eingangslinse und eine dazu in Strahlrichtung beabstandete Ausgangslinse, so dass damit durch Variieren des Abstands ein größerer oder kleinerer Durchmesser des Laserstrahls eingestellt werden kann. Bei Verwendung eines Lichtwellenleiters, insbesondere einer Glasfaser, zur Einkopplung des Eingangslichtstrahls in die Abbildungsoptik kann ferner der Abstand der Eingangslinse zur Ausgangsseite des Lichtwellenleiters variiert werden, was weitere Freiheitsgrade eröffnet.According to one Another aspect of the present invention includes the imaging optics at least an input lens and a spaced apart in the beam direction Output lens, so that by varying the distance a larger or smaller diameter of the laser beam can be adjusted. When using an optical waveguide, in particular a glass fiber, for coupling the input light beam into the imaging optics Furthermore, the distance of the input lens to the output side of Fiber optic can be varied, which opens up more degrees of freedom.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das diffraktive optische Element zwischen der vorgenannten Eingangslinse und Ausgangslinse angeordnet, was eine Justierung erleichtert und Justagetoleranzen mindert. Gleichzeitig kann das diffraktive optische Element gemeinsam mit der Eingangs- und Ausgangslinse in einer modularen Optikeinheit abgedichtet eingehäust sein. Das Gehäuse der Abbildungsoptik kann dabei ausgelegt sein, um einen Wechsel des diffraktiven optischen Elements zur Ausbildung einer anderen Anordnung von Verbindungsstellen zu ermöglichen, beispielsweise mittels einer Revolvereinheit oder einer anderen Dreh- bzw. Wechseleinheit, worin mehrere unterschiedlich ausgebildete diffraktive optische Elemente gehalten sind.According to one Another aspect of the present invention is the diffractive optical element between the aforementioned input lens and output lens arranged, which facilitates adjustment and adjustment tolerances decreases. At the same time, the diffractive optical element together with the input and output lens in a modular optical unit sealed housed be. The housing The imaging optics can be designed to be a change of the diffractive optical element for forming another Arrangement of joints to allow, for example by means a revolver unit or another rotary or exchange unit, wherein several differently formed diffractive optical Elements are kept.
Eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens betrifft das Weichlöten von elektronischen oder optoelektronischen Bauelementen, von mikroelektromechanischen Elementen oder Verbindungssteckern auf einen Träger, beispielsweise eine Leiterplatine. Bei diesen Anwendungen können erfindungsgemäß gleichzeitig mehrere Lötstellen gesetzt werden, und zwar durch geeignete Aufteilung eines Lichtstrahls, bevorzugt Laserstrahls, in mehrere Teillichtstrahlen unter gleichzeitiger geeigneter Ablenkung und Abbildung derselben auf die Lötstellen, die durch die Ausgestaltung der Elemente und/oder durch deren geometrische Anordnung bedingt sind. Ein aufwendiges sequentielles Ablenken eines Laserstrahls mittels einer Scanneroptik ist erfindungsgemäß nicht erforderlich. Somit lassen sich hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten erzielen. Gleichzeitig ist die thermische Belastung der zu lötenden Elemente vernachlässigbar. Das zu verwendende diffraktive optische Element kann dabei so ausgelegt sein, dass gleichzeitig eine Vielzahl von Elementen gelötet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich somit auch für die Elektronikfertigung in hoher Stückzahl. Die Teillichtstrahlen können dabei insbesondere mit unterschiedlichen Intensitäten bzw. Leistungen erzeugt werden, so dass gleichzeitig Lötstellen mit unterschiedlicher Auslegung gesetzt werden können, beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung der Elemente selbst, zur Kontaktierung von Verbindungssteckern oder auch von Zugentlastungen für Elemente oder Verbindungsstecker.A preferred application of the method relates to the soft soldering of electronic or optoelectronic devices, of microelectromechanical Elements or connectors on a carrier, such as a printed circuit board. at these applications can according to the invention simultaneously several solder joints be set, by appropriate division of a light beam, preferably Laser beam, in several partial light beams under simultaneous suitable deflection and imaging of the same on the solder joints, by the design of the elements and / or by their geometric Arrangement are conditional. A complex sequential distraction of a Laser beam by means of a scanner optics is not according to the invention required. Thus, high processing speeds can be achieve. At the same time, the thermal load of the elements to be soldered negligible. The The diffractive optical element to be used can be designed in this way be that at the same time a variety of elements are soldered can. The inventive method is also suitable for the electronics production in high quantity. The partial light rays can in particular with different intensities or Services are generated, so that at the same time solder joints can be set with different interpretation, for example, the electrical Contacting the elements themselves, for contacting connectors or also of strain reliefs for Elements or connectors.
FigurenübersichtLIST OF FIGURES
Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, woraus sich weitere Merkmale, Vorteile und zu lösende Aufgaben ergeben werden. Es zeigen:following the invention will be described by way of example and with reference on the attached Drawings are described, resulting in more features, benefits and to be solved Tasks will result. Show it:
In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder im Wesentlichen gleich wirkende Elemente oder Elementgruppen.In the figures denote identical reference numerals identical or Substantially equal elements or groups of elements.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen der ErfindungFull Description of exemplary embodiments the invention
Gemäß der
Zur
Verstellung der Abbildungsoptik
Gemäß der
Gemäß der
Bei
dem Verfahren sind die auf die Leiterplatine
Zur
Steuerung der Laserlötanlage
gemäß der
Weitere
Einzelheiten der Abbildungsoptik
Die
Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich auch zur Kontaktierung von Verbindungssteckern, mikroelektromechanischen
Bauelementen oder dergleichen, wie beispielhaft anhand der
Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich grundsätzlich
auch zur Substratbearbeitung durch gleichzeitige Bearbeitung eines
Substrats an einer Vielzahl von Stellen. Zu diesem Zweck wird in der
vorstehend beschriebenen Weise ein Eingangslichtstrahl in eine Mehrzahl
von Teillichtstrahlen unterteilt, die gemäß der
Zusammenfassend wird somit gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung auch ein Verfahren zur Substratbearbeitung bereitgestellt, bei welchem Verfahren ein Lichtstrahl, insbesondere ein Laser-Lichtstrahl, bereitgestellt wird und eine Abbildungsoptik den Lichtstrahl derart abbildet und in eine Mehrzahl von Teillichtstrahlen teilt, dass diese eine Mehrzahl von diskreten Lichtflecken ausbilden, die eine Bearbeitung des jeweiligen Substrats bewirken.In summary Thus, according to another Another aspect of the present invention is a method for Substrate processing provided, in which method a light beam, In particular, a laser light beam is provided and a Imaging optics images the light beam in such a way and in a plurality Partial light rays say that these are a plurality of discrete ones Forming light spots that cause a processing of the respective substrate.
Dabei können die Lichtflecken Durchgangslöcher, Sacklöcher und/oder Schwächungsbereiche in einer durch die Ausgestaltung des diffraktiven optischen Elements vorgegebenen geometrischen Anordnung ausbilden.there can the light spots through holes, blind holes and / or weakening areas in one by the design of the diffractive optical element form predetermined geometric arrangement.
Wie dem Fachmann beim Studium der vorliegenden Anmeldung ohne weiteres ersichtlich sein wird, können die diskreten Verbindungs- bzw. Bearbeitungsstellen durchaus auch teilweise überlappen. Die Teillichtstrahlen können dabei in beliebiger Weise von einer Vorderseite und/oder einer Rückseite eines Trägers auf die Verbindungs- bzw. Bearbeitungsstellen gerichtet werden. Zu diesem Zweck können auch in dem Träger Durchgangslöcher vorgesehen sein oder kann dieser zumindest abschnittsweise transparent ausgestaltet sein, um einen optischen Zugang zu den Verbindungs- bzw. Bearbeitungsstellen zu ermöglichen. Zu weiteren Einzelheiten betreffend das Laserlöten von optoelektronischen Bauelementen, wie beispielsweise Leistungs-LEDs oder Leistungs-Diodenlasern, sei Bezug genommen auf die US 2004/0190294 A1, deren Inhalt hiermit ausdrücklich im Wege der Bezugnahme mit aufgenommen sei, insbesondere was die Ausgestaltung der Leiterplatine zur elektrischen Kontaktierung anbelangt.As the expert in studying the present application readily can be seen the discrete connection or processing points certainly also partially overlap. The Partial light rays can in any way from a front and / or a back a carrier be directed to the connection or processing points. For this purpose can also in the carrier Through holes be provided or this at least partially transparent be designed to provide optical access to the connection or machining points to allow. For further details regarding the laser soldering of optoelectronic Devices, such as power LEDs or power diode lasers, Reference is made to US 2004/0190294 A1, the content of which is hereby incorporated by reference expressly by reference, in particular as regards the As regards the design of the printed circuit board for electrical contacting.
- 11
- Abbildungsoptikimaging optics
- 22
- Eingangslinse/-optikInput lens / optics
- 33
- Ausgangslinse/-optikOutput lens / optics
- 44
- Verstelleinrichtungadjustment
- 55
- diffraktives optisches Elementdiffractive optical element
- 6a. 6c6a. 6c
- diffraktives optisches Element/diffraktive optische Zonendiffractive optical element / diffractive optical zones
- 77
- Wechseleinrichtungchanger
- 88th
- Lichtquelle (Laserdiode, LED)light source (Laser diode, LED)
- 99
- LichtquellenleiterLight source conductor
- 1010
- Eingangs-LichtstrahlInput light beam
- 1111
- optische Achseoptical axis
- 12a–12c12a-12c
- Keil-LichtstrahlenWedge light beams
- 1313
- Leiterplatineprinted circuit board
- 14a–14c14a-14c
- Kontaktpins contact pins
- 1515
- Translationseinrichtungtranslation device
- 1616
- Antriebdrive
- 17a–17e17a-17e
- Lötstellensolder joints
- 18a–18d 18a-18d
- ZugentlastungszungenZugentlastungszungen
- 2020
- LEDLED
- 2121
- Sockelbase
- 2222
- Linselens
- 2323
- Haltleiterbauelement/LichtemitterHalt state device / light emitters
- 2424
- Bonddrahtbonding wire
- 2525
- Wärmesenkeheat sink
- 3030
- Verbindungssteckerconnector
- 3131
- Sockelbase
- 4040
- Werkstückworkpiece
- 4141
- Perforation/SchwächungsbereichPerforation / weakening region
- 4242
- Linieline
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---|---|---|---|---|
US20040190294A1 (en) * | 2003-03-27 | 2004-09-30 | Jean-Claude Gasquet | Method of fixing a power light-emitting diode on a radiator, and a signalling device comprising such a diode |
US20050082265A1 (en) * | 2002-03-18 | 2005-04-21 | Fumiyasu Yamabuki | Laser-welded assembly |
DE202004013136U1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-07-21 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Modular optical waveguide lens system esp. for laser optics having a main carrier with a connector and exchangeable lens module |
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Patent Citations (3)
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---|---|---|---|---|
US20050082265A1 (en) * | 2002-03-18 | 2005-04-21 | Fumiyasu Yamabuki | Laser-welded assembly |
US20040190294A1 (en) * | 2003-03-27 | 2004-09-30 | Jean-Claude Gasquet | Method of fixing a power light-emitting diode on a radiator, and a signalling device comprising such a diode |
DE202004013136U1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-07-21 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Modular optical waveguide lens system esp. for laser optics having a main carrier with a connector and exchangeable lens module |
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