DE102007029989A1

DE102007029989A1 - Precision fitting arrangement for components to be soldered has joint element with at least one resting sector in mechanical contact with component, and connecting sector

Info

Publication number: DE102007029989A1
Application number: DE102007029989A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Buchmann
Original assignee: ASKION GmbH
Current assignee: ASKION GmbH
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-01-02

Abstract

The precision fitting arrangement has a joint element (3) on the carrier (2), engaged with or hard against the component (1), with at least one resting sector in mechanical contact with the component, and a connecting sector separated in space from the resting sector. The precision solder joint (6) is formed in the connecting sector between the joint element and the component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Präzisionsmontage und Präzisionslagerung eines Bauteils auf einem Träger bei einer Präzisionslötverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Präzisionsmontage und Präzisionslagerung des Bauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The The invention relates to an assembly for precision assembly and precision mounting a component on a carrier in a Präzisionslötverbindung according to the preamble of claim 1 and a method for precision assembly and precision bearing of the component according to the preamble of Claim 9.

Präzisionslötverbindungen und -verfahren werden zum genauen Fügen von Bauteilen auf einem Träger verwendet. Ein Beispiel dafür ist die Fertigung von Hybridoptiken. Vorbestimmte Abschnitte des Trägers und Teile des einzufügenden Bauteils werden zunächst metallisiert. Anschließend wird das Bauteil auf der entsprechenden Stelle des Trägers abgesetzt. An einer vorgesehenen Stelle wird ein Lot aufgebracht und durch eine lokale Erwärmung aufgeschmolzen. Dies erfolgt insbesondere durch einen gerichteten Laserstrahl im Rahmen eines Laserlötens. Das erstarrende Lot stellt anschließend eine Verbindung zwischen dem Bauteil und der Kontaktfläche des Trägers her. Das Bauteil ist damit stoffschlüssig mit dem Träger verbunden.Präzisionslötverbindungen and methods are used to accurately join components used a carrier. An example of this is the production of hybrid optics. Predetermined sections of the carrier and parts of the component to be inserted are first metallized. Subsequently, the component on the appropriate Deposed position of the wearer. At a designated location a solder is applied and by a local heating melted. This is done in particular by a directed Laser beam as part of a laser soldering. The stiffening Lot then provides a connection between the component and the contact surface of the carrier. The component is thus materially connected to the carrier.

Bei der Anwendung derartiger Prözisionslötverfahren tritt beim Aufheizen, Fließen und Erstarren des Lotes ein Lötverzug auf. Dieser stellt eine prinzipielle Grenze für die beim Fügen erreichbare Justagegenauigkeit der Bauteile auf dem Träger dar. Der Lötverzug lässt sich prinzipiell dadurch reduzieren, indem die Menge des eingesetzten Lotes bzw. die Breite der Lötfuge zwischen dem Bauteil und dem entsprechendem Trägerabschnitt reduziert wird. Bei Positi onsgenauigkeiten im Bereich von einigen Mikrometern und im Submikrometerbereich, die für Bauteile in hybridoptischen Einsatzbereichen erforderlich sind, müssen die zur Verbindung des Bauteils notwendigen Lötfugen Dicken aufweisen, die ebenso einige Mikrometer oder und darunter betragen.at the use of such Prözisionslötverfahren occurs during heating, flowing and solidification of the solder Soldering delay on. This represents a principal limit for the alignment accuracy of the components that can be achieved during joining on the carrier dar. The soldering delay leaves in principle, reduce by the amount of used Lotes or the width of the solder joint between the component and the corresponding support section is reduced. For position accuracies in the range of a few microns and in the sub-micron range, which is used for components in hybrid optical Areas of application are required, those for connection of the component necessary Lötfugen have thicknesses that as well as a few microns or and below.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass Lötverbindungen, deren Schichtdicke im Submikrometerbereich liegt, technologisch schwierig zu handhaben sind und oftmals eine nur ungenügende Qualität aufweisen. So muss erstens eine hohe Oberflächengüte der Kontaktbereiche von Bauteil und Träger sichergestellt sein. Dies bringt einen verhältnismäßig großen Bearbeitungsaufwand mit sich und ist mit den typischerweise verwendeten Materialien für Bauteil und Träger, insbesondere keramischen Werkstoffen, nicht ohne weiteres erreichbar. Als Folge einer nicht hinreichenden Oberflächengüte treten bei flächig anliegenden Fügeflächen mit Luftspalten im Mikrometer- und Submikrometerbereich sehr häufig Lunker oder Entnetzungen auf, die zum einen die Präzision der Bauteiljustage zusätzlich beeinträchtigen und zum anderen auch zu instabilen Lötverbindungen führen.It However, it has been shown that solder joints whose layer thickness Submicron range, technologically difficult to handle and often have insufficient quality. Firstly, a high surface quality of the Contact areas of component and carrier to be ensured. This brings a relatively large Processing overhead and is with the typically used Materials for component and carrier, in particular ceramic materials, not readily available. As a result an insufficient surface quality occur with flat adjoining joint surfaces with Air gaps in the micrometer and Submikrometerbereich very common Voids or dehattering on, on the one hand the precision of Component adjustment additionally impair and for others also lead to unstable solder joints.

Zum Stand der Technik sei noch auf die DE 102 40 355 A1 verwiesen, die ein Verbundbauteil und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteiles betrifft. Auch dort wird eine Lötverbindung ausgeführt, wobei der Wärmeeintrag durch Induktion erfolgt.The state of the art is still on the DE 102 40 355 A1 referenced, which relates to a composite component and method for producing such a component. There, too, a solder joint is made, with the heat input by induction.

In diesem Zusammenhang sei ergänzend auf die DE 103 47 450 A1 , betreffend Keramiksubstrate mit integrierten mechanischen Strukturen zum direkten Fassen von optischen Bauelementen verwiesen. Die dort vorgesehenen Bauelemente werden entweder durch Löten, d. h. stoffschlüssig oder form- bzw. Kraftschlüssig durch Festklemmen, Rast- oder Schnappverbindungen fixiert.In this context, it should be added to the DE 103 47 450 A1 , relating to ceramic substrates with integrated mechanical structures for directly grasping optical components. The components provided there are fixed either by soldering, ie cohesively or positively or force-locking by clamping, snap-in or snap-in connections.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Problem einer Präzisionslagerung eines Bauteils auf einem Träger so zu lösen, dass die Montage des Bauteils auf dem Träger mit einer maximalen Genauigkeit unter Anwendung des Präzisionstöten erreichbar ist, ohne das die Dicke der Lötfuge extrem verringert zu werden braucht. Die Montage des Bauteils und die dabei erzeugte Verbindung zwischen Bauteil und Träger soll im Submikrometerbereich genau und hinsichtlich der Verbindungsqualität fehlerfrei sein.Of the The invention is therefore based on the object, the problem of precision storage a component on a support to be solved so that the assembly of the component on the support with a maximum Accuracy using precision killing can be reached without the thickness of the solder joint extremely reduced needs to be. The assembly of the component and the generated Connection between component and carrier should be in the submicrometer range accurate and error-free in terms of connection quality be.

Die Aufgabe wird vorrichtungsseitig durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin erfolgt das Lösen der Aufgabe durch ein Verfahren zur Präzisionsjustage und Präzisionslagerung gemäß der Lehre des Anspruchs 9.The Task is device side by an arrangement with the features of claim 1. Furthermore, the release takes place the task by a method for Präzisionsjustage and Precision storage according to the teaching of Claim 9.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Anordnung zur Präzisionsmontage und Präzisionslagerung eines Bauteils auf einem Träger bei einer Präzisionslötverbindung dadurch aus, dass mindestens ein auf dem Träger angeordnetes, im Eingriff mit dem Bauteil stehendes Fügeelement vorgesehen ist. Das Fügeelement weist mindestens einen das Bauteil gegen Verzugsbewegungen mechanisch sichernden Anlageabschnitt in mechanischem Kontakt mit dem Bauteil stehend und einen von dem Anlageabschnitt räumlich getrennten, vertieft angeordneten Verbindungsabschnitt auf, wobei die Präzisionslötverbindung im Verbindungsabschnitt zwischen Fügeelement und Bauteil ausgebildet ist.Draws according to the invention The arrangement for precision assembly and precision storage of a Component on a carrier in a Präzisionslötverbindung characterized in that at least one arranged on the carrier, provided in engagement with the component standing joining element is. The joining element has at least one component against mechanical distortions mechanically locking plant section in mechanical contact with the component standing and spatially from the contact section separated recessed connecting portion, wherein the precision solder joint in the connection section is formed between joining element and component.

Grundgedanke der erfindungsgemäßen Montageanordnung ist es, den Bereich, in dem das Bauteil mechanisch gelagert ist räumlich getrennt von dem Bereich auszubilden, in welchem sich die Präzisionslötverbindung befindet.basic idea the mounting arrangement according to the invention is the area in which the component is mechanically stored spatially form separate from the area in which the Präzisionslötverbindung located.

Der Bereich der mechanischen Lagerung bildet den Anlageabschnitt, der Bereich, an dem die Präzisionslötverbindung lokalisiert ist, bildet den Verbindungsabschnitt. Beide Abschnitte sind als Bestandteile eines auf dem Träger angeordneten Körpers, dem Fügeelement, ausgebildet. Das Fügelement bildet den Ort, in dem das Bauteil justiert und gelagert wird. Es dient als Widerlager zur Verhinderung von Bewegungen des Bauteils infolge des Lotverzuges.The area of the mechanical bearing forms the abutment portion, the area where the precision solder joint is located forms the connecting portion. Both sections are as constituents of a Kör arranged on the carrier pers, the joining element. The Fügelement forms the place in which the component is adjusted and stored. It serves as an abutment to prevent movements of the component as a result of the solder distortion.

Diese räumlich getrennte Anordnung der beiden Abschnitte hat den entscheidenden Vorteil, dass die Dicke der Lotschicht im Verbindungsabschnitt hinreichend groß gewählt werden kann. Dies sichert eine einwandfreie Verbindung zwischen Bauteil und Fügeelement. Andererseits wird der Lotverzug durch den mechanischen Kontakt zwischen Bauteil und Fügeelement im Anlageabschnitt aufgefangen und verhindert. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass die im konventionellen Fall durchweg nachteiligen Effekte des Lotverzuges konstruktiv ausgenutzt werden können. Indem das Lot im Verbindungsabschnitt schrumpft, wird das Bauteil in den Anlageabschnitt gezogen. Der Anlageabschnitt wirkt dieser Bewegung entgegenwirkt und es wird eine besonders stabile Verbindung zwischen Bauteil und Fügeelement erreicht. Deren Maßtoleranzen können über die Maße des Anlageabschnitts vorab sehr genau vorgegeben werden.These spatially separated arrangement of the two sections the decisive advantage that the thickness of the solder layer in the connecting portion sufficient can be chosen large. This ensures a flawless Connection between component and joining element. on the other hand the solder distortion is due to the mechanical contact between the component and joining element caught in the contact section and prevented. Another advantage of the arrangement according to the invention is that in the conventional case consistently disadvantageous Effects of Lotverzuges can be structurally exploited. As the solder shrinks in the connecting section, the component becomes pulled into the investment section. The investment section acts this Movement counteracts and it becomes a particularly stable connection achieved between component and joining element. Their dimensional tolerances can advance over the dimensions of the plant section be specified very precisely.

In einer Ausführungsform ist das Fügeelement ein massiver Körper mit einer Lötnut, wobei der mindestens eine Anlageabschnitt ein im mechanischen Kontakt mit dem Bauteil stehender Kontaktnutabschnitt und der Verbindungsabschnitt ein eine Lotfuge zwischen Bauteil und Lötnut ausbildender Verbindungsnutabschnitt ist.In In one embodiment, the joining element is a solid body with a Lötnut, wherein the at least an abutment section a in mechanical contact with the component standing contact groove portion and the connecting portion a Lotfuge between the component and Lötnut forming Verbindungsnutabschnitt is.

Die Verwendung einer Lötnut oder entsprechenden Ausnehmung erweist sich durch die Gestaltung der Nut mit deren vorragenden und eingerückten Abschnitten als besonders günstig. Die Ausbildung des Fügeelementes als massiver Körper gewährleistet eine größtmögliche Stabilität in Hinblick auf dessen Widerlagerfunktion.The Use of a soldering groove or corresponding recess proves by the design of the groove with its protruding and indented sections as particularly favorable. The formation of the joining element as a solid body ensures the greatest possible Stability with regard to its abutment function.

Der Kontaktnutabschnitt ist bei einer Variante als eine im mechanischen Kontakt mit dem Bauteil stehende Nutkante und der Verbindungsnutabschnitt als ein eine Lotbrücke zwischen Nut und Bauteil ausbildender Nutinnenbereich ausgebildet.Of the Kontaktnutabschnitt is in a variant as a mechanical Contact with the component standing groove edge and the Verbindungsnutabschnitt than a solder bridge between groove and component ausbildender Nutinnenbereich trained.

Bei einer weiteren Variante ist der Kontaktnutabschnitt als ein im mechanischen Kontakt mit dem Bauteil stehender Nutinnenbereich und der Verbindungsnutabschnitt als eine mit der Lotbrücke zwischen Bauteil und Nut verfüllte Nutecke ausgeführt.at In another variant, the contact groove portion is a mechanical one Contact with the component standing inside groove area and the connecting groove portion as one filled with the solder bridge between the component and the groove Nutecke executed.

Beide Varianten sind der konkret vorliegenden Form des zu montierenden Bauteils angepasst.Both Variants are the concrete form of the to-be-assembled Component adapted.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Fügeelement als ein im wesentlichen prismatischer Körper mit einem keilförmigen Abschnitt ausgebildet, wobei der Anlageabschnitt durch eine im mechanischen Kontakt mit dem Bauteil stehende Spitze des keilförmigen Abschnittes und der Verbindungsabschnitt durch über die Präzisionslötverbindung mit dem Bauteil verbundene Flanken des keilförmigen Abschnittes gebildet ist.at Another embodiment is the joining element as a substantially prismatic body with a wedge-shaped portion formed, wherein the abutment portion by a standing in mechanical contact with the component tip the wedge-shaped portion and the connecting portion through the precision solder joint flanks of the wedge-shaped section connected to the component is formed.

Bei einer derartigen Ausführungsform wird das Bauteil mechanisch auf der Spitze des Fügeelementes gehalten, während die Lötverbindungen das Bauteil beim Erkalten und Schrumpfen auf die Spitze ziehen.at In such an embodiment, the component becomes mechanical held on top of the joining element while the solder joints the component when cooling and shrinking pull to the top.

Das Fügeelement weist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung einen zu dem mindestens einen Verbindungsabschnitt verlaufenden Eintrittskanal für einen Lötlaserstrahl auf. Dadurch wird das Ausführen eines Laserlötens erleichtert, indem der Lötlaserstrahl durch den Körper des Fügeelementes hindurch auf die Lötstelle gerichtet werden kann.The Joining element has in an advantageous embodiment one extending to the at least one connecting portion Entry channel for a soldering laser beam on. Thereby makes it easier to perform a laser soldering, by the soldering laser beam through the body of the Fügeelementes directed through the solder joint can be.

Das Fügeelement ist zweckmäßigerweise so gestaltet, dass es ausschließlich am Verbindungsabschnitt mit einem Lot benetzbar ist. Dadurch wird verhindert, dass Lot aus dem Verbindungsabschnitt heraustritt und nicht für eine Lötverbindung vorgesehene Teile des Fügeelementes kontaminiert. Hierzu ist eine selektive Metallisierung am Verbindungsabschnitt des Fügeelementes vorteilhaft.The Joining element is suitably designed that it is exclusively on the connecting section with a Solder is wettable. This will prevent solder from the connecting section emerges and not intended for a solder joint parts of the joining element contaminated. This is a selective Metallization on the connecting portion of the joining element advantageous.

Das Verfahren zur Präzisionsjustage und Präzisionslagerung eines Bauteils auf einem Träger bei einer Präzisionslötverbindung zeichnet sich erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte aus:
Es wird mindestens ein Fügeelement auf dem Träger angeordnet. Das Bauteil wird in dem Fügeelement gelagert und justiert. Hierzu wird ein verzugssicherer mechanischer Kontakt zwischen dem Bauteil und einem Anlageabschnitt des Fügeelementes hergestellt.The method for precision adjustment and precision mounting of a component on a carrier in a precision soldered connection is distinguished according to the invention by the following method steps:
At least one joining element is arranged on the carrier. The component is stored and adjusted in the joining element. For this purpose, a distortion-proof mechanical contact between the component and a contact portion of the joining element is produced.

Anschließend erfolgt ein Präzisionstöten des Bauteils innerhalb eines von dem Anlageabschnitt räumlich abgeteilten Verbindungsabschnitts des Fügeelementes. Beim abschließenden Erkalten der Lötverbindung erfolgt ein Anpressen des Bauteils gegen den Anlageabschnitt des Fügeelementes.Subsequently a precision killing of the component takes place within a spatially separated from the abutment section connecting section of the joining element. At the final cooling the solder joint is pressed against the component Contact section of the joining element.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens wird in Vorbereitung des Präzisionstötens an dem Verbindungsabschnitt des Fügeelementes eine selektive Metallisierung ausgeführt. Damit wird verhindert, dass nicht vorgesehene Bereiche des Fügeelementes mit Lot benetzt werden.at an expedient embodiment of the method is in preparation for the precision killing at the Connecting portion of the joining element a selective metallization executed. This prevents unintentional Areas of the joining element are wetted with solder.

Die erfindungsgemäße Montageanordnung und das Montageverfahren sollen nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die beigefügten Figuren. Es werden für gleiche oder gleich wirkende Teile die selben Bezugszeichen verwendet.The mounting arrangement according to the invention and the mounting method will now be explained in more detail with reference to embodiments. For clarity, the attached figures serve. There are the same for the same or equivalent parts ben reference numerals used.

Es zeigen: It demonstrate:

1a eine erste Ausführungsform des Fügeelements mit einem Bauelement und einem Träger in einer Seitenansicht; 1a a first embodiment of the joining element with a component and a carrier in a side view;

1b die in 1a gezeigte Ausführungsform in einer Draufsicht; 1b in the 1a embodiment shown in a plan view;

2 eine weitere Ausführungsform einer Lötnut in Verbindung mit einem keilförmigen Bauteilabschnitt; 2 a further embodiment of a Lötnut in conjunction with a wedge-shaped component portion;

3a eine weitere Ausführungsform des Fügeelements mit einem keilförmigen Abschnitt mit einem Bauelement und einem Träger in einer Seitenansicht und 3a a further embodiment of the joining element with a wedge-shaped portion with a component and a carrier in a side view and

3b die in 3a gezeigte Ausführungsform in einer Draufsicht. 3b in the 3a shown embodiment in a plan view.

1a zeigt in Verbindung mit 1b ein Bauelement 1 in Form einer Linse in einem Hybridoptiksystem, zusammen mit einem Träger 2 und einem quaderförmigen Fügeelement 3 in einer Seitenansicht bzw. in einer Draufsicht. Das Fügeelement weist eine Lötnut 3a auf, die funktionell in einen Anlageabschnitt 4 und einen Verbindungsabschnitt 5 geteilt ist. 1a shows in conjunction with 1b a component 1 in the form of a lens in a hybrid optics system, together with a carrier 2 and a cuboid joining element 3 in a side view or in a plan view. The joining element has a soldering groove 3a on, the functional in a conditioning section 4 and a connection section 5 shared.

Der Anlageabschnitt 4 stellt einen ausschließlich mechanischen Kontakt zwischen dem Bauelement 1, der hybridoptischen Linse, und dem Quader des Fügeelementes 3 her und dient einer Lagerung und Justierung des Bauelementes an der Lötnut des Fügeelementes. Bei dem in 1a und 1b gezeigten Ausführungsbeispiel dient eine Nutkante 7 der Lötnut als Anlageabschnitt. Das Bauelement wird durch die Nutkante gehalten und ist gegen Verschiebungen bzw. Verzugsbewegungen gesichert.The investment section 4 provides only mechanical contact between the device 1 , the hybrid optical lens, and the cuboid of the joining element 3 forth and serves for storage and adjustment of the component at the soldering of the joining element. At the in 1a and 1b shown embodiment, a groove edge is used 7 the Lötnut as an investment section. The component is held by the groove edge and is secured against displacement or drafting movements.

An einem Verbindungsabschnitt 5 der Lötnut ist eine Präzisionslötverbindung 6 angeordnet. Bei dem in 1a und 1b gezeigten Ausführungsbeispiel dient ein Nutinnenbereich 8 der Lötnut 3a als Verbindungsabschnitt. Die Präzisionslötverbindung befindet sich in einem Luftspalt zwischen dem Nutinnenbereich und dem Bauteil 1. Der Luftspalt kann grundsätzlich mit einer Dicke ausgeführt sein, der ein einfaches Einbringen des Lotes ermöglicht. Der Nutinnenbereich 8 erfüllt keine Justage- und Lagerungsfunktion und weist demzufolge keinen unmittelbaren mechanischen Kontakt mit dem Bauteil auf.At a connection section 5 the soldering groove is a precision soldered connection 6 arranged. At the in 1a and 1b Shown embodiment, a Nutinnenbereich serves 8th the soldering groove 3a as a connecting section. The Präzisionslötverbindung is located in an air gap between the Nutinnenbereich and the component 1 , The air gap can in principle be designed with a thickness that allows easy insertion of the solder. The groove inside area 8th fulfills no adjustment and storage function and therefore has no direct mechanical contact with the component.

Das Fügeelement 3 kann auf eine beliebige Weise mit dem Träger 2 verbunden sein. Bei dem hier gezeigten Beispiel ist zu diesem Zweck eine Lötverbindung 6a mit dem Träger vorgesehen.The joining element 3 can in any way with the carrier 2 be connected. In the example shown here is a solder joint for this purpose 6a provided with the carrier.

Bei dem Fügeelement in den 1a und 1b sind eine Reihe von Eintrittskanälen 10 vorgesehen, durch die ein Lötlaserstrahl 11 in Richtung der Lötverbindungen eingestrahlt werden kann. Bei der hier gezeigten Ausführungsform wird der Lötlaserstrahl durch das Fügeelement hindurch rückseitig auf die Lötverbindung geleitet. Der jeweilige Eintrittskanal endet blind unmittelbar hinter einer zum Fügeelement zeigenden Rückseite der Lötverbindung. Der eingestrahlte Laserstrahl heizt dabei das auf dem Verbindungsabschnitt aufgebrachte Lot indirekt auf. Eine direkte Aufheizung des Lotes ist jedoch ebenfalls möglich.In the joining element in the 1a and 1b are a series of entrance channels 10 provided by a soldering laser beam 11 can be irradiated in the direction of the solder joints. In the embodiment shown here, the soldering laser beam is passed through the joining element on the back of the solder joint. The respective inlet channel terminates blindly immediately behind a back of the solder joint facing the joining element. The irradiated laser beam heats the applied solder on the connecting portion indirectly. However, a direct heating of the solder is also possible.

Zur Montage wird das Bauteil zuerst in die Lötnut eingesetzt, dabei wird es mechanisch an den Anlageabschnitten, in dem hier gezeigten Fall den Nutkanten, eingeschoben, justiert und gehalten. Das Bauteil ist dann gegen Verschiebungen in der Lötnut gesichert. Eine Metallisierung 12 des Bauteils und eine im Verbindungsabschnitt ebenfalls angeordnete Metallisierung sichert eine selektive Benetzung von Bauteil und Lötnut mit dem nachfolgend eingebrachten Lot.For assembly, the component is first inserted into the Lötnut, while it is mechanically at the abutment sections, in the case shown here the groove edges, inserted, adjusted and held. The component is then secured against displacement in the Lötnut. A metallization 12 of the component and a likewise arranged in the connecting portion metallization ensures selective wetting of the component and soldering with the subsequently introduced solder.

Das Lot wird bei einem platzierten und justierten Bauteil von außen in den Luftspalt zwischen Verbindungsabschnitt und Bauteil eingebracht und bei Ausführen des Präzisionslötens aufgeschmolzen. Hierzu wird insbesondere das Laserlöten angewendet, wobei die erwähnten Einfallskanäle zum Einkoppeln des Lasers genutzt werden.The Lot becomes from outside with a placed and adjusted component introduced into the air gap between connecting portion and component and when performing precision soldering melted. For this purpose, in particular the laser soldering applied, with the mentioned incident channels be used for coupling the laser.

Beim Erkalten und Erstarren zieht sich das Lot im Verbindungsabschnitt zusammen. Dabei wird in dem hier gezeigten Beispiel das Bauteil in Richtung des Nutinnenbereiches gezogen. Die Nutkanten verhindern eine Verzugsbewegung des Bauteils und nehmen die durch den Schrumpfprozess der Lötverbindung auftretenden Kräfte auf. Das Bauteil ist dann verzugsfrei mit dem Fügeelement verbunden, wobei das Schrumpfen der Lötverbindung zu einem verstärkten Halt des Bauteils an den Nutkanten führt.At the The solder gets cold and solidifies in the connection section together. In this case, in the example shown here, the component pulled in the direction of Nutinnenbereiches. Prevent the groove edges a distortion movement of the component and take the by the shrinking process the solder joint occurring forces. The Component is then distortion-free connected to the joining element, wherein the shrinkage of the solder joint to a reinforced Hold the component leads to the groove edges.

Die Lötnut kann auch mit einer keilförmigen Kontur des Bauteils kombiniert sein, wie das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt.The soldering groove can also be combined with a wedge-shaped contour of the component, as in 2 illustrated embodiment shows.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sitzt eine Bauteilspitze 13 auf dem Nutinnenbereich 8 auf und steht mit diesem in einem mechanischen Kontakt. Der Nutinnenbereich bildet somit zusammen mit der erwähnten Nutkante 7 den Anlageabschnitt 4 dieser Ausführungsform. Der die Lötverbindung 6 enthaltene Verbindungsabschnitt 5 wird bei diesem Beispiel durch eine Nutecke 9 gebildet. Ein großer Vorteil einer derartigen Ausgestaltung ist der durch die Flanken der Bauteilspitze mit der Lötnut gebildete dreiecksförmige Luftspalt, der in sehr einfacher Weise verfüllt werden und mit einem Lötlaser bestrahlt werden kann.In this embodiment sits a component tip 13 on the groove inner area 8th and is in mechanical contact with it. The Nutinnenbereich thus forms together with the aforementioned groove edge 7 the investment section 4 this embodiment. The solder joint 6 included connection section 5 is in this example by a Nutecke 9 educated. A major advantage of such a configuration is the three formed by the flanks of the component tip with the soldering Corner-shaped air gap, which can be filled in a very simple manner and can be irradiated with a soldering laser.

3a und 3b zeigen eine weitere Ausführungsform des Fügeelementes 3 und eines dazu komplementären Bauelementes 1 in einer Seitenansicht und Draufsicht. Das Fügeelement in dieser Ausführungsform ist im wesentlichen prismatisch ausgeführt und weist einen keilförmigen Abschnitt 14 auf, dessen Fügeelementpitze 15 in einer Nut 14a des Bauteils sitzt. Die Spitze bildet den Anlageabschnitt 4 des Fügelementes 3 bei dieser Ausführungsform. Die Fügeelementflanken 16 des keilförmigen Abschnitts 14 bilden mit der Bauteilnut 14a einen Luftspalt aus, der mit einem Lot verfüllt ist. Die Flanken bilden den Verbindungsabschnitt 5 des Fügeelementes 3 in der hier gezeigten Ausführungsform. 3a and 3b show a further embodiment of the joining element 3 and a complementary component 1 in a side view and top view. The joining element in this embodiment is designed substantially prismatic and has a wedge-shaped portion 14 on, whose joining element tip 15 in a groove 14a of the component sits. The tip forms the contact section 4 of the element of marriage 3 in this embodiment. The joining element flanks 16 of the wedge-shaped section 14 form with the component groove 14a an air gap filled with a solder. The flanks form the connecting section 5 of the joining element 3 in the embodiment shown here.

Das Fügeelement besteht aus einem durch das Lot nicht benetzbaren Werkstoff, insbesondere aus einer Keramik oder einem wärmebeständigen Kunststoff, der vorzugsweise eine große Oberflächenhärte aufweist. Zur Vorbereitung des Fügeelementes auf das Präzisionstöten werden die jeweils vorgesehenen Verbindungsabschnitte vorhergehend mit einer Metallisierung versehen. Hierzu können Vakuumdepositionsverfahren, insbesondere Vakuumaufdampfverfahren zur Anwendung kommen. Für eine exakte selektive Metallisierung der entsprechenden Abschnitte am Fügeelement wird auf Beschichtungsmasken in Folienform zurückgegriffen, mit denen das Fügeelement überdeckt wird und die einen ausschließlich am vorgesehenen Abschnitt erfolgenden Materialauftrag zulassen. Die Beschichtungsmaske wird nach der Metallisierung entfernt.The Joining element consists of a non-wettable by the solder Material, in particular of a ceramic or a heat-resistant plastic, preferably a high surface hardness having. To prepare the joining element for the precision soldering are the respective provided connecting sections previously with provided a metallization. For this purpose, vacuum deposition methods, in particular vacuum vapor deposition methods are used. For one exact selective metallization of the corresponding sections on Joining element is applied to coating masks in foil form resorted to, which covers the joining element and one exclusively at the designated section allow material to be accepted. The coating mask is removed after metallization.

Zeitlich parallel erfolgt eine Metallisierung des zu montierenden Bauteils, beispielsweise einer Linse für eine hybridoptische Anordnung. Hierzu kann ebenfalls auf eine Beschichtungsmaske zurückgegriffen werden.chronologically parallel metallization of the component to be mounted, for example, a lens for a hybrid optical arrangement. For this purpose, one can also resort to a coating mask become.

Das Fügeelement wird auf dem Träger fixiert. Hierzu können Lötverfahren, aber auch andere Verfahren angewendet werden, die eine genaue Positionierung des Fügeelements auf dem Träger gewährleisten. Natürlich ist auch die Positionierung mehrere Fügeelemente auf dem Träger möglich, die gemeinsam eine Justageanordnung für das später einzusetzende Bauteil bilden.The Joining element is fixed on the carrier. For this can soldering, but also other methods be applied, the exact positioning of the joining element on the carrier. Naturally is also the positioning of several joining elements on the Carrier possible, which together an adjustment arrangement for the component to be used later.

Das Bauteil, beispielsweise eine Flügellinse oder eine Linse anderer Art für eine Hybridoptik, wird sodann in das oder die Fügeelemente eingesetzt und in seiner Lage justiert. Dabei greift das Bauteil in das oder die Fügeelemente ein und wird durch deren Anlageabschnitte im mechanischen Kontakt gehalten und ist gegen Verschiebungen gesichert.The Component, such as a wing lens or a lens of a different kind for a hybrid optics, is then in the or used the joining elements and adjusted in its position. The component engages in the or the joining elements and is held by the plant sections in mechanical contact and is secured against displacement.

Der Lotauftrag erfolgt entweder unmittelbar vor dem Einsetzen des Bauteils im Bereich des oder der Verbindungsabschnitte des oder der Fügeelemente oder an den Bauteilen selbst. Alternativ dazu kann das Lot in den Luftspalt zwischen Bauteil und Verbindungsabschnitt beim fertig justierten Bauteil über einen Lotdraht zugeführt werden.Of the Lotauftrag takes place either immediately before the onset of the component in the region of or the connecting portions of the joining element or elements or on the components themselves. Alternatively, the solder in the Air gap between component and connecting section when finished adjusted component supplied via a solder wire become.

Zum Präzisionstöten kann auf die dabei üblichen Lötverfahren, insbesondere das Laserlöten, zurückgegriffen werden. Das Lot wird aufgeschmolzen und benetzt dabei die metallisierten Bereiche im Verbindungsabschnitt und am Bauteil, wobei sich ein Meniskus aus flüssigem Lot mit der Dicke des Luftspaltes herausbildet. Das Lot dringt in den Luftspalt infolge von Kapillarkräften ein und füllt den Luftspalt aus.To the Präzisionsstöten can on the usual Soldering, in particular laser soldering, resorted to become. The solder is melted and wets the metallized Areas in the connecting portion and the component, wherein a meniscus formed of liquid solder with the thickness of the air gap. The solder penetrates into the air gap due to capillary forces and fills the air gap.

Nach der Entfernung der Wärmequelle, insbesondere nach Abschalten des Lötlasers, erstarrt das Lot und die Lötstelle zieht sich zusammen. Der mechanische Kontakt zwischen dem oder den Anlageabschnitten des oder der Fügeelemente und dem Bauelement wirkt jedoch einem Lotverzug entgegen. Das Zusammenziehen der Lötstelle bewirkt stattdessen einen Pressdruck an der mechanischen Grenzfläche zwischen Fügeelement und Bauelement und verstärkt damit die haltende Wirkung des Fügeelementes. Die im Fügeelement auftretende Wärmeausdehnung und die damit einhergehende Dejustage des Bauelementes ist prinzipiell reversibel und bildet sich somit nach dem Abkühlen der Lötverbindung vollständig zurück.To the removal of the heat source, especially after switching off of the soldering laser, solidifies the solder and the solder joint contracts. The mechanical contact between the one or the other Investment sections of the joining elements and the component However, counteracts a Lotverzug. The contraction of the solder joint instead causes a pressing pressure at the mechanical interface between joining element and component and reinforced thus the holding effect of the joining element. The in the joining element occurring thermal expansion and the associated De-adjustment of the component is in principle reversible and forms thus completely after cooling the solder joint back.

Die erfindungsgemäße Montagevorrichtung und das Montageverfahren wurden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Im Rahmen fachmännischen Han delns können Abänderungen an den gezeigten Ausführungsformen erfolgen, die im Bereich des erfindungsgemäßen Grundgedankens liegen. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Mounting device according to the invention and the mounting method were explained by means of embodiments. In the context of professional action, amendments may be made take place on the embodiments shown, in the field of inventive idea lie. Further Embodiments emerge from the subclaims.

11: Bauelementmodule
22: Trägercarrier
33: Fügeelementjoining element
3a3a: LötnutLötnut
44: Anlageabschnittcontact section
55: Verbindungsabschnittconnecting portion
66: PräzisionslötverbindungPräzisionslötverbindung
6a6a: Lötverbindung mit dem Trägersolder with the carrier
77: Nutkantegroove edge
88th: NutinnenbereichNutinnenbereich
99: NuteckeNutecke
1010: Eintrittskanalinlet channel
1111: LötlaserstrahlLötlaserstrahl
1212: Metallisierungmetallization
1313: Bauteilspitzecomponent top
1414: keilförmiger Abschnittwedge-shaped section
14a14a: Bauteilnutcomponent groove
1515: FügeelementspitzeJoining element tip
1616: FügeelementflankeJoining element edge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10240355 A1 [0005]
- DE 10347450 A1 [0006]

Claims

Arrangement for the precision adjustment and precision mounting of a component ( 1 ) on a support ( 2 ) in a precision solder joint, characterized by at least one on the support ( 2 ) engaged or abutment with the component ( 1 ) standing joining element ( 3 ) with at least one component mechanically secured against distortion movements ( 4 ) in mechanical contact with the component ( 1 ) and one of the plant section ( 4 ) spatially separated recessed, arranged connecting portion ( 5 ) wherein in the connecting section ( 5 ) the precision soldered connection ( 6 ) between joining element ( 3 ) and component ( 1 ) is trained.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the joining element ( 3 ) a body with a soldering groove ( 3a ), wherein the at least one contact section ( 4 ) in mechanical contact with the component ( 1 ) is standing contact groove portion and the connecting portion ( 5 ) Is a Lotfuge between the component and groove forming Verbindungsnutabschnitt.

Arrangement according to claim 2, characterized in that the Kontaktnutabschnitt a in mechanical contact with the component ( 1 ) groove edge ( 7 ) and the Verbindungsnutabschnitt a bridged by a solder gap between groove and component Nutinnenbereich ( 8th ).

Arrangement according to claim 2, characterized in that the contact groove section in mechanical contact with the component ( 1 ) standing inner groove area ( 8th ) and the Verbindungsnutabschnitt a filled with the solder bridge between the component and the groove groove ( 9 ).

Arrangement according to claim 1, characterized in that the joining element ( 3 ) a substantially prismatic body with a wedge-shaped portion ( 14 ), wherein the abutment section ( 4 ) by a standing in mechanical contact with the component tip ( 15 ) of the wedge-shaped section and the connecting section ( 5 ) by means of the precision soldered connection ( 6 ) flank connected to the component ( 16 ) of the wedge-shaped portion is formed.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the joining element ( 3 ) a to the at least one connecting portion extending inlet channel ( 10 ) for a soldering laser beam ( 11 ) having.

Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the joining element ( 3 ) is wettable only at the connecting portion with a solder.

Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the joining element ( 3 ) has a selective metallization at its connecting portion.

Method for precision adjustment and precision bearing of a component ( 1 ) on a support ( 3 ) in a Präzisionslötverbindung, characterized by the method steps: - arranging at least one joining element ( 3 ) on the support, - storage and adjustment of the component in the joining element by means of a distortion-proof mechanical contact between the component and a contact portion ( 4 ) of the joining element, - precision soldering of the component within a connecting section spatially separated from the contact section ( 5 ) of the joining element, - cooling of the soldered connection and thereby pressing the component against the abutment portion of the joining element.

A method according to claim 9, characterized in that in preparation of the precision butting at the connecting portion ( 5 ) of the joining element ( 3 ) a selective metallization is carried out.