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Die Erfindung betrifft die Handhabe und Anordnung spezifisch ausgestalteter Löt-Preforms zum Weichverlöten leistungselektronischer Komponenten
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Beim Verbinden von leistungselektronischen Bauelementen oder von Substraten, beispielsweise metallisch beschichteten Substraten mit einem Träger, beispielsweise einer metallischen Trägerplatte oder einer Leiterplatte durch Weichlöten muss vor dem oder während dem Lötprozess Lotmaterial auf den Träger oder das Bauelement bzw. Substrat aufgebracht werden. Die Art der Aufbringung hängt hierbei von Faktoren wie der der Zugänglichkeit der Lötstelle und der Geometrie der zu verlötenden Lötpartner ab. Auch die unterschiedliche Wirtschaftlichkeit verschiedener Verfahren kann ein Kriterium für die Wahl der Aufbringung des Lotmaterials sein.
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Bekannte Lötverfahren verwenden beispielsweise eine druckbare Lötpaste, welche an der Lötposition auf den Träger aufgedruckt wird. Hierbei können direkt druckende Systeme zum Einsatz kommen als auch Systeme, bei denen die Kontur über eine Schablone bzw. ein Sieb vorgegeben wird. Nach dem Drucken der Lötpaste auf den Träger und vor dem eigentlichen Lötprozess wird der Träger mit den zu lötenden Bauelementen (z. B. Silizium-Chips) bestückt, wobei durch die adhäsive Wirkung der Lötpaste die Bauelemente an ihrer Soll-Position gehalten werden.
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Die Verwendung druckbarer Lötpasten ermöglicht eine hohe Produktivität, jedoch hat die Verwendung von Lot in pastöser Form anstatt eines festen Lots auch Nachteile. Bei bestimmten Anwendungen, wie beispielsweise bei ausgedehnten Lötflächen, d.h. vergleichsweise großen Lötpartnern ist die Verwendung eines pastösen Lots nicht möglich oder birgt die Gefahr der Lunkerbildung. Alternativ kann das Lot in fester Form und in vorgefertigter Größe an die Lötposition gebracht werden. Zum Einsatz kommen häufig Verfahren, bei denen ein Lotformteil, eine sogenannte „Preform" verwendet wird. Eine Lot-Preform besteht aus Lotmaterial und kann z. B. als Flächengebilde, insbesondere in Form einer Scheibe oder als Folie vorliegen. Die
US5965197A beschreibt beispielsweise Lot-Preforms. Das Lotmaterial wird üblicherweise zugeschnitten, um die Preform herzustellen. Das Zuschneiden kann z. B. mechanisch mit Hilfe eines Schneidwerkzeugs erfolgen oder durch Stanzen oder Laserschneiden.
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Zur Positionierung der Preforms auf dem Träger können z. B. Lötrahmen verwendet werden, durch deren Geometrie die Position des Preforms und der zu lötenden Bauelemente auf dem Träger definiert werden. Die Geometrie wird also durch den Lötrahmen bestimmt, und diese müssen bei der Fertigung unterschiedlicher Baugruppen entsprechend vorgehalten werden. Alternativ wird der Preform durch Laserschweißen vorpositioniert.
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Die
JP2924459B2 beschreibt ein Lötverfahren mit einer Lotfolie, die aus einem auf einer Rolle bereitgestellten Lotband ausgestanzt wird und wobei die Lotfolie als Lot-Preform mittels eines Greifers auf einem die-pad eines Leiterrahmens positioniert und dort mit einem Laser lokal befestigt wird.
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Das bedarfssynchrone Zuschneiden des Lotmaterials in der Nähe eines Bestückungsautomaten birgt die Gefahr der Störung durch Verschmutzung und stellt die Fertigung vor logistische Probleme aufgrund des notwendigen Abtransports der Zuschnittabfälle. Bevorzugt ist daher eine Bevorratung vorgefertigter Lot-Preforms. Aus Gründen der Lagerplatzökonomie wird eine stapelförmige Bevorratung der Lot-Preforms bevorzugt. Bei der im Stapel angeordneten als Flächengebilde ausgestalteten Lot-Preforms ergibt sich jedoch ein erhebliches Problem beim Separieren einzelner Preforms, da diese insbesondere bei deckungsgleicher Anordnung aufgrund ihrer geringen Dicke schwer greifbar sind und/oder aufgrund von Adhäsion mehrere Preforms ungewollt gleichzeitig abgehoben werden.
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Diesen Nachteil entdeckend, haben sich die Erfinder die Aufgabe gestellt, im Stapel angeordnete Lot-Preforms so auszugestalten, dass deren Vereinzelung, insbesondere deren automatisierte Vereinzelung, erleichtert und zuverlässiger erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Stapel gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Anordnung ist Gegenstand des Anspruchs 13. Ein gleichermaßen vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des Anspruchs 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
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Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft ein Stapel aus mehreren Lot-Preforms. Ein Lot-Preform auch kurz als „Preform“ bezeichnet ist im Sinne der Erfindung ein Formteil aus Lotmaterial. Unter Lotmaterial im Sinne der Erfindung wird Weichlotmaterial verstanden, unter anderem weil sich die Problematik der Adhäsion zwischen flächig aufliegenden Preforms als besonders problematisch erwiesen hat. Es bleibt daher anzumerken, dass im Folgenden unter „Löten" oder „Verlöten“ grundsätzlich Weichlöten (Soldering) verstanden wird, wobei die Liquidustemperatur des Lotes typischerweise unter 450° Celsius liegt. Zum Zwecke der Verbindung von Halbleiterbauelementen oder einem Substrat mit einem Träger kommt Hartlöten (Brazing) aufgrund der hohen Temperaturen beim Lötprozess nicht in Betracht (Liquidustemperatur des Lotes größer 450° Celsius).
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Erfindungsgemäß handelt es sich jeweils um eine als Flächengebilde ausgebildete Preform. Ein Flächengebilde im Sinne der Erfindung ist ein flaches Gebilde, von denen zwei orthogonale Abmessungen, die durch die Hauptflächen definiert sind, eine dritte, zu den beiden vorgenannten orthogonale Abmessung, im Folgenden auch Stärke der Preform genannt, um wenigstens den Faktor 10 übersteigen. Die Ausdehnungen der durch die Hauptfläche definierten orthogonalen Abmessungen betragen bevorzugt jeweils zwischen 10 bis 70 mm und bilden eine im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Flächenausdehnung von beispielsweise 20 × 20 mm2 bis 70 × 70mm2 aus. Bevorzugt weisen die Lot-Preforms eine Stärke von 0,04 mm bis 1,50 mm, bevorzugt 0,05 mm bis 1,00 mm auf.
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Die Preforms sind mit jeweils wenigstens einer ihrer Hauptflächen einander zugewandt, überdeckend gestapelt sind, wobei wenigstens in einer der sich jeweils zugewandten Hauptflächen benachbarter Lot-Preforms wenigstens eine Erhebung so ausgebildet ist, dass zwischen den Lot-Preforms ein zugänglicher Luftspalt ausgebildet ist. Bevorzugt sind die Preforms so gestapelt, dass bei zwei benachbarten Preforms die Hauptflächen lediglich partiell und unter Ausbildung des Luftspaltes dazwischen unmittelbar aneinander angrenzen. Anders ausgedrückt, die Preforms bilden ihre eigene Stapelbeabstandung aus. Bevorzugt ist der Stapel so ausgeordnet, dass die Hauptflächen horizontal ausgerichtet sind.
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Als überdeckende Stapelung wird eine partielle Überdeckung aber bevorzugt eine Überdeckung angesehen, bei der die Kanten des Preforms wenigstens annähernd, d.h. abgesehen von einer möglichen durch die Erhebungen bedingten Schrägstellung zur Deckung gebracht sind.
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Die Lot-Preforms sind abgesehen von der wenigstens einen Erhebung gleichförmig ausgebildet, wobei bezüglich der Gleichförmigkeit fertigungstoleranzbedingte Abweichungen aber auch in Bezug auf die nachfolgenden Angaben und Definition als vernachlässigbar angesehen sein sollen.
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Die Preforms weisen ferner bevorzugt abgesehen von der oder den Erhebungen parallele, noch bevorzugter parallele und ebene Hauptflächen auf.
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Ein zugänglicher Luftspalt meint beispielswiese einen bezogen auf die Stapelrichtungen seitliche Zugänglichkeit in den Luftspalt. Der zugängliche Luftspalt zwischen die gestapelten Preforms hat den Vorteil, dass zum händischen oder automatisierten Vereinzeln und/oder Separieren von Stapelteilen mit einem Greifwerkzeug leichter zwischen zwei Preforms eingegriffen werden kann oder der durch seitliches Einblasen mit einer Gas- oder Luftströmung in den Luftspalt der die Adhäsion überwindende Trennvorgang unterstützt werden kann. Der erfindungsgemäße Luftspalt hat ferner alternativ oder kumulativ den Vorteil, dass die Auflagefläche zwischen den Preforms gegenüber einer vollflächigen Auflage reduziert und damit die zwischen den gestapelten Preforms wirkende Adhäsion verringert ist, so dass die äußerste Preform durch eine Saugeinrichtung leichter, insbesondere unter Vermeidung des adhäsionsbedingten Mitnehmen einer weiteren nächstbenachbart darunter liegenden Preform abgehoben wird. Um einerseits den Zugriff und/oder das Einblasen in ausreichendem Maße zu ermöglichen und andererseits die Stapelgesamthöhe nicht zu sehr zu erhöhen und/oder den möglichst linearen Verlauf der Stapelausrichtung nicht zu sehr zu gefährden, weist der Luftspalt bevorzugt ein lichtes Maß in Stapelrichtung von 0,075 mm bis 0,25 mm, bevorzugt von 0,08 mm bis 0,12 mm, noch bevorzugter von 0,09 mm bis 0,11 mm auf. Bevorzugt sind die Erhebungen über die Fläche der Preform so verteilt und/oder wenigstens bezüglich ihrer Höhe so ausgestaltet, dass der Luftspalt den Stapel quer zur Stapelrichtung durchzieht, noch bevorzugter dessen lichtes Maß über die Ausdehnung der Preforms abgesehen von den Erhebungen konstant ist.
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Gemäß einer bevorzugten Variante geben die Erhebung oder die Erhebungen wenigstens ein Symbol oder die Kontur wenigstens eines Symbols, wie eines maschinenlesbaren Codes, wieder. Damit erhält die Erhebung eine weitere Funktionalität und somit wird die Preform zum Informationsträger. Beispielsweise handelt es sich um einen alphanumerischen Text, eine alphanumerische Zeichenfolge, einen Barcode oder einen Datenmatrixcode oder um eine Kombination daraus.
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Bevorzugt wird die wenigstens eine Erhebung durch plastische Verformung, wie Prägen, einer der Hauptflächen des Lot-Preforms erzeugt. Beispielsweise wird durch Einprägen mit einem Umformwerkzeug und mit Druck auf einer der Hauptflächen ein plastisches Verformen der Preform im Einwirkbereich des Werkzeugs erreicht, so dass in der Hauptfläche ein Relief erzeugt wird, wobei neben den durch die Prägung entstehenden Vertiefungen gegenüber dem ursprünglichen Verlauf der Hauptfläche auch die erfindungsgemäßen Erhebungen gegenüber dem ursprünglichen Verlauf und dem umgebenden Bereich der Hauptfläche entstehen. Das oder die Symbole werden beispielsweise aber nicht zwingend durch die Vertiefungen dargestellt. Somit werden in nur einem Bearbeitungsschritt sowohl die funktionelle Beabstandung als auch ein Informationsträger auf wenigstens einer der Hauptflächen der Preform erzeugt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird die wenigstens eine Erhebung durch Durchprägung erzeugt. Durchprägen im Sinne der Erfindung meint ein Einprägen mit einem Umformwerkzeug und mit Druck auf einer der Hauptflächen, wobei ein plastisches Verformen der Preform nicht nur im Einwirkbereich des Werkzeugs erreicht wird, sondern auf der der vorgenannten Hauptfläche gegenüberliegenden Hauptfläche so bewirkt wird, dass in der letztgenannten Hauptfläche eine Erhebung gegenüber dem ursprünglichen Verlauf und dem umgebenden Bereich dieser Hauptfläche erreicht wird. So ist beispielsweise möglich in einem einzigen Bearbeitungsschritt eine oder mehrere Erhebungen auf beiden Hauptflächen und optional in Kombination mit der Entstehung von einem oder mehreren Symbolen als Informationsträger, insbesondere in der Form als maschinenlesbarer Code, zu erzeugen.
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Bevorzugt sind die Lot-Preforms aus Weichlotmaterial mit einer Liquidustemperatur im Bereich von 110° bis 330° Celsius, bevorzugter im Bereich von 178°C bis 225° Celsius. Es handelt sich insbesondere bei dem Weichlot um eine Legierung aus Blei und Zinn als deren Hauptbestandteile, das entsprechend der Normung DIN 1707 als L-PbSn2 (mit einem Zinngehalt von 2%) bis L-Sn90Pb (mit einem Zinngehalt von 90% bezeichnet wird. Neben Blei und Zinn sind geringe Anteile an Eisen, Antimon, Kupfer und Nickel möglich, wie beispielsweise L-Sn50PbCu (1,2–1,6 % Kupfer; 183 °C Solidus-, 215 °C Liquidustemperatur), L-Sn60PbCu (0,1–0,2 % Kupfer; 183 °C Solidus-, 190 °C Liquidustemperatur), L-Sn60PbCu2 (1,6–2 % Kupfer; 183 °C Solidus-, 190 °C Liquidustemperatur), L-Sn50PbAg (178 °C Solidus-, 210 °C Liquidustemperatur), L-Sn60PbAg (178 °C Solidus-, 180 °C Liquidustemperatur), L-Sn63PbAg (178 °C Solidus- und Liquidustemperatur). Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Lot mit niedriger Liquidustemperatur und folglich einer geringeren Härte, besonders anfällig für Adhäsion, insbesondere mechanischer Adhäsion, zwischen in Berührkontakt stehenden Grenzflächen aus dem entsprechenden Lot, im Fall der vorliegenden Erfindung den Hauptflächen zweier Preforms ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Lot-Preforms wenigstens einen parallel zur Stapelrichtung verlaufenden Durchbruch auf. Der Durchbruch dient beispielsweise der mechanischen Festlegung des Stapels. Beispielsweise sind die Durchbrüche im Stapel so zur Deckung gebracht, dass sie einen gemeinsamen Kanal durch den Stapel bilden, wobei eine Fixierung in Form eines Stabes den Kanal durchgreifend in diesem angeordnet ist. Der Durchbruch dient ferner der Belüftung zwischen den aneinandergrenzend aufeinanderliegenden Hauptflächen und unterbindet somit die Ausbildung eines die Adhäsion verstärkenden Vakuums zwischen den Hauptflächen.
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Bevorzugt weisen die zugewandten Hauptflächen wenigstens zwei Erhebungen auf, die versetzt zueinander sind. Damit wird ein Luftspalt erreicht, der sich bis auf den durch die Erhebung ergebende Berührung vollflächig zwischen den nächstbenachbarten Preforms erstreckt. Damit werden eine hohe Gleichmäßigkeit in der Stapelung und insbesondere ein linearer Verlauf der Stapelrichtung bewirkt. Bevorzugt variiert die Platzierung der Erhebungen bezogen auf den Abstand zu der Zentralachse in Stapelrichtung, noch bevorzugter variiert die Platzierung alternierend. Eine alternierende Variierung ergibt sich beispielsweise bei bezüglich der Preforms deckungsgleicher Anordnung durch alternierende Variation der Anordnung der preforms im Stapel, beispielswese durch alternierend verdrehte Anordnung im Stapel. Die Zentralachse verläuft durch den geometrischen Mittelpunkt der Preforms parallel zur Stapelrichtung.
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Bevorzugt unterscheiden sich die Lot-Preforms des Stapels untereinander in der Form der Erhebung. Beispielsweise wird des durch Prägung mit einer fortlaufenden Nummer oder mit einem eindeutigen Identifikationscode erreicht.
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Bevorzugt sind die Lot-Preforms im Wesentlichen rechteckig mit verrundeten oder abgeschrägten Ecken ausgebildet. Die verrundeten oder abgeschrägten Ecken wirken sich nicht nur positiv auf die Benetzung und Verteilung des flüssigen Lots zwischen den Lötpartnern aus, sondern erleichtern auch die Entnahme einer Preform von einem Stapel, insbesondere wenn der Stapel in einer den Stapel seitlich möglichst umgebenden Aufnahme angeordnet ist, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Dadurch ist die Gefahr eines Verklemmens beispielsweise bei nicht beabsichtigten Verdrehen oder Verkanten der Preform während der Entnahme weitgehend gebannt.
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Die Erfindung betrifft daher die Anordnung aus einer Aufnahme, die bevorzugt röhrenförmig ausgestaltet ist und einem Stapel, in einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen, wobei letzterer so in der Röhre aufgenommen ist, dass die Stapelrichtung der Längsrichtung der Röhre entspricht.
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Die erfindungsgemäße Anordnung dient beispielsweise des Transports des Stapels. Dazu ist beispielsweise an wenigstens einer der Enden der röhrenförmigen Aufnahme eine entfernbare Transportsicherung vorgesehen, die ein Verlieren des Stapels aus der Aufnahme verhindert. Zur Vermeidung von schädigenden Einwirkungen beispielsweise aufgrund unerwünschter Oxidationsprozesse ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die Aufnahme hermetisch verschlossen ausgestaltet und umfasst beispielsweise einen die Röhre umschließenden Beutel. Es kann ferner die Füllung der Aufnahme, beispielswese des Beutels, mit einem Schutzgas, wie einem Edelgas, vorgesehen sein.
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Die erfindungsgemäße Anordnung weist gemäß einer weiteren Ausgestaltung ferner eine Vereinzelungsvorrichtung auf, die wenigstens eine Düse zur Erzeugung eines in den äußersten Luftspalt des Stapels, bevorzugt bei lotrechter Anordnung des Stapels den obersten Luftspalt, gerichteten Gas- oder Luftstroms zur Unterstützung der Separierung des äußersten Lot-Preforms. Insbesondere in Kombination mit einer mechanischen Hebe- und Entnahmeeinrichtung, wie einer Saughebeeinrichtung, zum Abheben der äußersten Preform hat sich eine schräge, zum anderen Stapelende, beispielsweise nach unten weisende, Ausrichtung des Gas- oder Luftstroms als besonders bevorzugt erwiesen, da zwar ein die Adhäsion mindernder Luftstrom durch den Luftspalt erzeugt wird, ohne dass es zu einem Anblasen und ungewollten Abheben der äußersten, zu separierenden Preform kommt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist ferner eine Einrichtung zum automatisierten Anheben des Stapels relativ zur Aufnahme vorgesehen. Beispielsweise weist die Aufnahme einen unteren Durchbruch auf, durch den der Stapel den Durchbruch untergreifend automatisiert nachführend angehoben werden kann.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung in einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltung bei der automatisierten Bestückung von Leistungshalbleitermodulen. Beispielsweise dient die so in der Aufnahme bevorrateten Lot-Preforms dem Verlöten eines Leistungselektroniksubstrats mit einer metallischen Platte oder dem Verlöten eines Leistungshalbleiterbauelements mit einem Leistungselektroniksubstrat. Bei dem Leistungselektroniksubstrat handelt es sich insbesondere um eine DCB-Substrat (DCB = double copper bonded), ein DAB-Substrat (DAB = double aliminum bonded) oder ein AMB-Substrat (AMB = active metal braze), die eine Isolationsschicht aus Keramik aufweisen. Ein weiteres Leistungselektronik-Substrat ist das sogenannte IMS-Substrat (IMS = insulated metal substrate), bei dem ein metallischer Träger durch eine dünne Isolationsschicht von der Metallisierung isoliert ist.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer zu einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stapels gehörigen Preform;
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2 eine Vergrößerung eines Ausschnitts der Preform aus 1;
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3 eine Vergrößerung eines Ausschnitts der Preform aus 1;
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4 eine schematische Darstellung eines Teils einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stapels;
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5 eine schematische Gesamtdarstellung des Stapels aus 4;
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6 eine schematische Darstellung einer Frontansicht des Stapels aus 4, 5;
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7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stapels;
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8 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung;
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9 eine Aufsicht einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung;
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10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit zugehöriger Vereinzelungsvorrichtung;
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11 eine Detailansicht der Vereinzelungsvorrichtung aus 10.
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1–7 zeigen eine aus Lotmaterial bestehende bevorzugte Lot-Preform 1 (kurz: „Preform“), welche ein rechteckiges Flächengebilde mit einer Ausdehnung entlang der x-Richtung 3 und y-Richtung 4 ausbildet. Das Flächengebilde weist zwei Hauptflächen 6 auf, wobei der Abstand in z-Richtung 25 zwischen den beiden Hauptflächen 6 die Stärke 5 der Preform 1 definiert. Die Ecken 23 des Flächengebildes sind abgeschrägt. Auf der hier gezeigten oberen Hauptfläche 6 sind bevorzugte Prägungen 15a, 15b zu sehen die symmetrisch in Bezug auf den geometrischen Mittelpunkt 27 auf der Preform 1 angeordnet sind. Die in 1 gezeigten Prägungen 15a, 15b stellen einen Zahlencode 15a und einen Barcode 15b dar, beide Prägungen 15a, 15b sind Informationsträger. Der Zahlencode 15a und der Barcode 15b können maschinell ausgelesen werden und enthalten die für die Verwendung der Preform 1 notwendigen Informationen. Beispielsweise sind in dem Zahlencode 15a und/oder dem Barcode 15b Informationen über das Lotmaterial, die Stärke 5 der Preform 1 und die Ausdehnung in x-Richtung 3 und y-Richtung 4 des Flächengebildes codiert. Die spezifischen Informationen über die Preform 1 können beispielsweise für die Qualitätssicherung und für die Dokumentation der verwendeten Preform 1 genutzt werden. So kann beispielsweise während der Entnahme einer Preform 1 geprüft werden, ob die Stärke 1 und das Lotmaterial den Vorgaben für die Verlötung entsprechen. Der Barcode 15b und der Zahlencode 15a weisen jeweils Erhebungen 7 aus der ansonsten nahezu planaren oberen Hauptflächen 6 auf. Die Erhebungen 7 des Zahlencodes 15a sind in einer vergrößerten Darstellung eines Segments des in 1 gezeigten Zahlencodes 15a in 2 illustriert. In dieser schematischen Darstellung ist eine Erhebung 7 aus der oberen Hauptfläche 6 zu sehen. Die eingezeichnete Höhe entspricht der Ausdehnung der Erhebungen 7 in z-Richtung 25. Die gezeigte Geometrie der Erhebungen 7 ist nur eine schematische Darstellung, die nicht die tatsächliche Relation zur Stärke 5 der Preform 1 oder zu der Ausdehnung der Prägung 15a, 15b in x-Richtung 3, bzw. in y-Richtung 4 zeigt. Die Erhebung 7 ist beispielsweise 0,1 mm hoch und die Stärke 5 einer Preform 1 beträgt bevorzugt 1 mm. Die in 3 gezeigten Erhebungen 7 des Barcodes 15b sind in einer vergrößerten schematischen Darstellung eines Segments des Barcodes 15b illustriert. In 1 ist eine Kombination von einem Zahlencode 15a und einem Barcode 15b vorgesehen, die symmetrisch in Bezug auf den geometrischen Mittelpunkt 27 auf der oberen Hauptfläche 6 der Preform 1 angeordnet sind. Die jeweiligen Erhebungen 7 des Zahlencodes 15a und des Barcodes 15b sind gleich hoch. Durch die gleiche Höhe aller auf der Preform 1 befindlichen Erhebungen 7 wird eine zur oberen Hauptfläche 6 parallele Auflagefläche 13 gebildet. Auf der dargestellten Preform 1 sind neben den Zahlencodes 15a und Barcodes 15b kreisförmige Durchbrüche 16 vorgesehen. Diese Durchbrüche 16 können beispielsweise zur Fixierung der Preform 1 in einem Stapel 2 von mehreren Preforms 1 verwendet werden. Die Durchbrüche 16 haben zusätzlich einen kennzeichnenden Charakter für die Preform 1. Durch die einfache Form des Durchbruchs 16 können wichtige Informationen über die Preform 1 ohne maschinelle Hilfe direkt abgelesen werden. Die hier gezeigten Durchbrüche 16 sind kreisförmig, jedoch können die Durchbrüche 16 je nach Ausgestaltung der Preform 1 charakteristische Formen ausbilden. Beispielswiese können die Durchbrüche 16 abhängig von der Stärke 5 der Preform 1 rechteckig, dreieckig oder sternförmig sein, oder einen unterschiedlichen Kreisdurchmesser aufweisen. In 4 ist ein Stapel 2 bestehend aus zwei Preformen 1 zu sehen. Die auf der oberen Hauptfläche 6 der unteren Preform 1a befindlichen Erhebungen 7 dienen als Abstandshalter zwischen der unteren Hauptfläche 6a der oberen Preform 1b und der oberen Hauptfläche 6b der unteren Preform 1a. Die Kennzeichnung der oberen Hauptfläche 6b der unteren Preform 1a und die der untern Hauptfläche 6a der oberen Hauptfläche 1b ist zeichnerisch schwierig zu verwirklichen, deshalb wurde die obere Hauptfläche 6b der oberen Preform 1b und die untere Hauptfläche 6a der untern Preform 1a exemplarisch gekennzeichnet. Der durch die Erhebungen 7 vorgegebene Abstand bildet einen Luftspalt 8 zwischen der oberen Preform 1b und der unteren Preform 1a aus. Die Relation des Abstands, zwischen der oberen Preform 1b und der unteren Preform 1a, zu der Flächenausdehnung der Preform 1 entspricht zur besseren Darstellung nicht der tatsächlichen Relation. Der Abstand zwischen der oberen Preform 1b und unteren Preform 1a ist bevorzugt 0,1 mm, bzw. in dem oben definierten Bereich. Eine Preform 1 hat jedoch eine Flächenausdehnung von beispielsweise 70 × 70mm2, 20 × 20 mm2, oder auch 10 × 10 mm2. Folglich ist der Abstand zwischen der oberen Preform 1b und der unteren Preform 1a etwa 102–104 Größenordnungen kleiner als die Flächenausdehnung in x-Richtung 3, bzw. y-Richtung 4. 5 zeigt einen Stapel 2 von mehreren Preformen 1. Die eingezeichnete Achse zeigt die Stapelrichtung 10. Parallel zu der Stapelrichtung 10 verläuft die Zentralachse 22 durch den geometrischen Mittelpunkt 27 der jeweiligen Preform 1. In der in 5 gezeigten Darstellung stimmen die Zentralachse 22 und die Stapelrichtung 10 überein. In 6 ist eine Frontalansicht eines Preform Stapels 2 zu sehen. Wie bereits oben beschrieben bilden die Erhebungen 7 eine Auflagefläche 13 aus, so dass in einem Stapel 2 eine obere Preform 1b auf den Erhebungen 7 der unteren Preform 1a aufliegt. Die schematisch dargestellten Erhebungen 7 sind in dem Stapel 2 alternierend angeordnet, so dass der Abstand (26a, 26b) zu der Zentralachse 22 entlang der Stapelrichtung 10 variiert. Die Erhebungen 7 haben wie oben beschrieben bevorzugt alle die gleiche Höhe, folglich ist der Abstand zwischen der oberen Hauptfläche 6b der unteren Preform 1a und der unteren Hauptfläche 6a der oberen Preform 1b zwischen den benachbarten Preformen 1 entlang der Stapelrichtung 10 gleich. Aufgrund der gleichen Höhe der Erhebungen 7 sind die Hauptflächen 6 der Preformen 1 in einem Stapel 2 nahezu plan-parallel zueinander. Produktionsbedingte Abweichungen werden an dieser Stelle vernachlässigt. In 6 ist somit die abstandserhaltende Wirkung der Erhebungen 7 und auch die Verringerung der Auflagefläche 13 durch die Erhebungen 7 anhand von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verdeutlicht. Sowohl durch die Vergrößerung des Abstands, als auch durch die Verringerung der Auflagefläche 13 wird die Adhäsion zwischen zwei benachbarten, bzw. aufeinanderliegenden Preformen 1a, 1b minimiert. Die alternierende Anordnung der Erhebungen 7 auf den Preformen 1 entlang der Stapelrichtung 10 ist insbesondere Vorteilhaft für die Stapelung von sehr dünnen Preformen 1 mit einer Stärke 5 unterhalb von 1 mm, bzw. in dem oben definiertem Bereich. Dies ist beispielsweise dadurch begründet, dass wenn die Erhebung 7 durch ein Verformen der Preform 1 erzeugt wird, beispielswiese die untere Hauptfläche 6 der oberen Preform 1b unterhalb der Erhebung 7 verformt wird. Eine solche Verformung der unteren Hauptfläche 6a kann, wenn die Erhebungen 7 nicht alternierend angeordnet sind zu einer ungewollten Erhöhung von mechanischen Adhäsionskräften führen. Alternativ zu der gleichmäßigen Anordnung der Erhebungen 7 auf einer Preform 1 können die Erhebungen 7 wie in 7 gezeigt auch asymmetrisch in Bezug auf den geometrischen Mittelpunkt 27 bzw. auf die Zentralachse 22 angeordnet sein. Durch eine solche Anordnung wird ein keilförmiger Luftspalt 28 zwischen den benachbarten Preforms 1a, 1b ausgebildet. In dem gezeigten Preform Stapel 2 alterniert die Orientierung des keilförmigen Luftspalts 28 durch eine alternierende Stapelung der Preforms 1, wobei das Vorzeichen des Abstands 26a, 26b zwischen der Erhebung 7a, 7b und der Zentralachse 22 alterniert. Durch diese alternierende Anordnung wird gewährleistet, dass der Stapel 2 nicht verkippt. In 8 und 9 ist die Aufnahme 17 für einen Stapel 2 gezeigt, wobei die Stapelrichtung 10 der Längsrichtung 24 der Aufnahme 17 entspricht. Die hier gezeigte Aufnahme 17 ist röhrenförmig und die innere Geometrie entspricht der Außenkontur des Flächengebildes der Preform 1, so dass der Stapel 2 in der Aufnahme 17 nicht verkippen kann. Gleichzeitig ist die innere Geometrie so gestaltet, dass die Preformen 1 in der Aufnahme 17 nicht verklemmen und einfach entnommen werden können. Zur einfachen Entnahme der Preformen 1 ist an zwei Seiten eine Aussparung 29 an dem oberen Rand vorgesehen, so dass der obere Teil des Stapels 2 von der Seite zugänglich ist. Die Aufnahme 17 umfasst außerdem einen nicht gezeigten Mechanismus, der den Stapel 2 nach oben drückt, so dass die jeweils obere Preform 1c auch nach Entnahme der vormals oberen Preform 1c an etwa der gleichen Stelle in Bezug auf die Aufnahme 17 liegt. Oberhalb der obersten Preform 1c sind in der Aufnahme 17 zwei Durchbrüche 18 vorgesehen. Durch diese Durchbrüche 18 können Sicherungsstäbe 20 gesteckt werden, die verhindern, dass Preformen 1 beim Transport aus der Aufnahme 17 herausfallen. Die obere Preform 1c liegt so in der Aufnahme 17, dass der Zahlencode 15a, der Barcode 15b und die Durchbrüche 16 gut zu erkennen sind. Die Durchbrüche 16 im Stapel 2 sind so zur Deckung gebracht, dass sie einen gemeinsamen Kanal durch den Stapel 2 bilden. Dieser dient der Belüftung zwischen den aneinandergrenzenden aufeinanderliegenden Hauptflächen (6a, 6b), zudem kann eine Fixierung in Form eines Stabes den Kanal durchgreifen und damit den Stapel 2 während des Transports zusätzlich fixieren. In 9 und 10 ist die Vereinzelungsvorrichtung mit einer Düse 12 zur Erzeugung eines in den äußersten Luftspalt 8 des Stapels 2 gerichteten Gas- oder Luftstroms 21 zur Unterstützung der Separierung des äußersten Preform 1c. Der Luftstrom 21 ist in einem Winkel auf die Aussparung 29 der Aufnahme 17 gerichtet, der von der Stärke des Luftstroms 21 abhängt. D.h. der Winkel zwischen der Hauptrichtung des Luftstroms 21 und der Längsrichtung/Längsachse 24 der Aufnahme 17 kann zwischen 0° und 85° entsprechend des eingezeichneten Halbkreises 30 liegen. Bevorzugt ist der Winkel aber in einem Bereich von 30° bis 60° und noch bevorzugter zwischen 40° und 50°. Der Winkel zwischen der Längsrichtung 24 der Aufnahme 17 und der Hauptrichtung des Luftstroms 21 wird so ausgewählt, dass der Luftstrom 21 eine separierende Wirkung zwischen benachbarten Preforms 1 entfalten kann ohne dass es zu einem Anblasen und ungewollten Abheben der äußersten, zu separierenden Preform 1c kommt und die jeweils oberste Preform 1c durch eine Entnahmeeinrichtung einzeln entnommen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5965197 A [0004]
- JP 2924459 B2 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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