DE1790039C3

DE1790039C3 - Einrichtung zum gleichzeitigen Ver binden von Anschlußleitern eines elektn sehen Bauelementes

Info

Publication number: DE1790039C3
Application number: DE19681790039
Authority: DE
Inventors: David Graham Pennington N.J. Cruickshank; James Philbert Winston-Salem N.C. Epperson; William Alexander Murray Sen.; N.J. Trenton; Richard Allen Wydro Sen.
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-08-31
Filing date: 1968-08-30
Publication date: 1973-10-04
Also published as: DE1790039A1; FR1581260A; NL6811443A; DE1790039B2; GB1174378A; DE1793152A1

Description

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piasirastrahlen in Betracht, m-K-s,*-,
Laser verwendet werden.

Die Optik der erfuuhin:·■-■..-ir ■
liaiin -.'-eitere, versteilbare Lm .-,< -.-:
Veränderung der eiri'iße de- :■>.!,.
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mit iiächigen BaueleiiK nteii i^! ■ ; |_;
aber unterschiedlicher (iri'l's- :·.■·■.:;·.-

Nachstehend wird die ! ;i— :_!;n
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Pie F i g. 1 zeigt ein ei,- ■-.> da eine Vielzahl von Vi-lmu.i'k ;
(Ji .on jeder Seite 22 des Bai:> u
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i nie gleichzeitige Le:!■·_■' veibmdi:;!·
cn .-icht. daß man den I eiiein 21 di,
gi in Form eines die Seiten eines \ ν
Si ,ililungsahbildes 23 zufuhrt Dk-e
h'ii! 23 kann im wesentlichen dic.c'bc Gestalt aufw .'isen wie der Umfang des Weikstuckes 20. sie kann ihuch eine Vielzahl von Linien 24 aus fnkussjerter Sw .ilihmgsenergie gebildet werden, wobei die Linien im allgemeinen parallel zu den Seilen 22 des Werkslicks 20 liegen und einen vorbestimmten Abstand \on jeder Seite aufweisen

Bei manchen Anwendungen kann es wünschenswert sein, daß das Strahlungsabbild aus einer unterbrochenen Linie besteht, um das Zuführen der Strahlungsenergie auf vorbestimmte Gebiete zu beschränken. Bei zahlreichen Anwendungen ist es ferner nicht wichtig, daß die Linien des Slrahlungsabbildes geschlossen sind. d. h. sich an den Lcken der I ^:mfangsfigur schneiden. Fs ist beim Anschluß der Vielzahl von Leitern nämlich nur notwendig, daß die Strahlungsenergie auf jeden anzuschließenden Leiter einwirkt. Häufig ist es sogar nicht erwünscht, daß die Strahlungsenergie andere Flächen trifft.

Die zylindrischen Linsenstücke können auch;·¹) angebracht werden, daß sie relativ zueinander verschoben werden können (nicht dargestellt), um die Größe des eine Umfangsligur darstellenden Slrahlungsabbildes 23 ohne Verwendung des optischen Systems 51 einzustellen. Zum Beispiel kann die durch die Linien 24 gebildete Umfangsfigur. wie sie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist. durch Auseinanderschieben gegenüberliegender zylindrischer Linsenstücke 31 vergrößert werden. Die Linien 24 schneiden sich dann nicht mehr, doch ist dies bei manchen Anwendungen nicht wichtig. Ls geht dann aber tmfokussiertc Strahlungsenergie zwischen den Linsenstükken hindurch. Wenn diese für das Werkstück schädlich ist, kann sie in irgendeiner geeigneten Weise abgedeckt werden, ζ Β. durch Anbringen einer reflektierenden Folie über dem Spalt zwischen den Linsenstücken bzw. allgemein durch eine Maske.

Die Ma-U- kann aus irneiulei'ien; lielitimdurclilas-■-igen oiler reflektierendem Malei'al bestehen, das so durchbohrt ist. daß ein gewünschtes Slr.ihliüigsabbild gebildet wird. Beispielsweise kann ein stark lellektie ·" render Film (nicht darneMellt j wie Gold oder Silber aiii einer (ilasplatte (nicht dargestellt) aufgebracht und eine gewünschte Figur in '.l'jn lellekueieiu'ien Film eir.geäizt werden. Aul diese Weise werden von dem reflektierenden Film uiililW unsc'ile leile des '·■' Si:.ih|s :el!ekliert oder abgedeckt, wahrend das ^e- -wuisciUe Slrahlun.isahhild durch die Glasplalie übertragen wird. Durch Vorsehen einei Vielzahl von Masken, durch Formen des Snahis 33 m verschiedene UmiaiiLisliüuien bzw SU ihiunesabbikler und • Γ, durch Vorsehen einer Vielzahl von Linsen mit ν er • chiedenen Brennweiten kann eine iiewünschie Figui des Stralihnii'-abbildcs erreicht und dann au! die gewünschte Cirölle eiiiiiesiellt werden.

Wie insbesondere aus den Fin. I und 2 hervor gehl, kann die zusammengesetzte zylindrische Linse 26 z.B. aus vier im wesentlichen üleichen. zylindrischen Lmseiisitickeu 31 bestehen, die die Form \on reehtw inklmen gleichschenkligen Dreiecken haben. Line auf diese Weise entstandene zusammengesctzie zylindrische Linse hat eine quadratische Form (siehe Fig.] und 2). Jedes 1 iiiscnstuck 31 der zusammengesetzten Linse 26 fokussiert parallele Strahlen eines üesammelien Fneruiesirahls 33 zu einer Linie, so daß vier Linien 24 aus lokussierler Slrahlungscnergic entstehen. Da die (Querschnitte 36 benachbarter Linsenstücke senkrecht zueinander stehen, definieren die Linien 24 zwei Paare von parallelen Linien, welche sich unter rechtem Winkel schneiden, so dMS der Uml'ans; eines Quadrats ent steht.

Die F i g. 3 zeigt eine zusammengesetzte zvlmdrisehe Linse 26 mit rechteckige! Form, die durch Zaisammensetzen von zwei tiapezlormigen zylindrischen Linsenstücken 42 und zwei dreieckigen zvlindrischen Linsensiücken 43 gebildet ist.

F ig. 4 zeigt eine zusammengesetzte Linse 26 in Form eines Dreiecks, die durch Zusammensetzen von drei dreieckigen Linsensiücken 47 »ebildet ist.

Da eine gekrümmte Linie durch eine Reihe von kurzen geraden Linien aimenähert werden kann, kann der Strahl 33 durch eine geeignete zusammengesetzte zylindrische Linse so geformt werden, daß ein Strahlungsabbild entsteht, nut dem die Bearbeitung des Umfangs auch eines Werkstücks möglich .so ist. das gekrümmte Begrenzungslmien aufweist, l-.in Strahlungsabbild mit gekrümmtem Umfang kann auch durch Verwenden einer einstückigen zylindrischen Linse gebildet werden, die so geiormt ist. wie es das gewünschte Abbild vorschreibt. Bei dieser Kurve handelt es sieh um die Bildung eines Polygons aus unendlich vielen kurzen Seilen, wozu die entsprechende zusammengesetzte Linse gewissermaßen aus unendlich vielen Stücken besteht, die dann in ihrer Gesamtheit als einstöckiger Körper hergestellt werden. Mine derartige Linse kann z. B. durch das bekannte Preßverfahren hergestellt werden.

Die zusammengesetzten Linsen können z.B. durch

Zusammenkleben der einzelnen Linsenstücke mit einem optischen Klebemittel oder durch niechanisches Zusammenhalten der Linsenstücke zwischen zwei Deckplatten gebildet werden.

Die F" i g. 5 und (1 zeigen ein optisches System das zur Linslellung der Größe des eine Umlaiigsfigut

nildendcn Strahlungsabbildes 23 geeignet ϊ->ΐ F i μ. 7), so dal.) die bleiche zusammengesetzte zvlinilrischc Linse /in Formung des gesammelten Strahls 33 Tür eine Vielzahl von Werkstücken verwendet werden kann, die die gleiche Form, jedoch verschiedene Abmessungen h;iben.

I^; i g. 5 zeigt die Wirkung lies upiischen Systems bei parallelen Strahlen, welche die zylindrische Linse 52 in einer durch einen Querschnitt der Linse definierten Lbenc lieffen. während die l·'i g. (> die Wirkung des optischen Sv stems bei parallelen Strahlen zeigt, welche die zylindrische Linse 52 in einer Fbenc senkrecht /um Querschnitt treffen. Das optische System 51 kann /usammen mit einer einfachen z.ylindrischen Linse 52 \cr\venclei werden uiul auch mit einet zusammengesetzten zylindrischen linse, wie sie in L i μ. 7 dargestellt ist.

Das optische System 51 enthüll die Linsen 53 und 54. die optisch so ausgerichtet sind, daß ihre Brennebenen in der libelle 56 zusammenfallen. Die /\lindrische Linse 52 ist ferner optisch mit den Linsen 53 und 54 ausgerichtet, ihre Brennebene fällt mit einer Brennebene der Linse 53 in der Lbene 57 /usam men.

Die zylindrische Linse 52 fokussiert den Strahl 33 auf eine Linie 58 in der Brennebene 57 der Linse 52. Wie aus F i g. 5 hervorgeht, tritt eine Ablenkung des Strahls 33 ein. wenn man einen Querschnitt der Linse 52 'oetracliict. nicht jedoch, wie aus Γ i ^ h hervorgeht, wenn man einen Längsschnitt tier Linse 52 betrachtet. Die Linse 53 wirkt als Sammellinse für den abgelenkten I eil des Strahls 33 (I- ig. 5) und als L'okussierungslinse für den nichtabgeleukten Teil des Strahls (Fig.d). Hierdurch wird die in der Lbene 57 gebildete Linie 58 um ^l)() in die Lbene 5(i gedreht. Die Linse 54 wirkt als Fokussierungslinse für den Teil iles Strahls 33. der durch die Linse 53 gesammelt wird (L ig. 5) und als Sammellinse für denjenigen Teil des Strahls 33. der durch die Linse 53 fokussiert wird (I ig. 6). Hierdurch wird die in der Lbene 57 gebildete Linie 58 um ·)() in die Brennebene 59 der Linse 54 gedreht. Auf diese Weise wird ein Bild, das durch die zylindrische Linse 52 oder auch durch die zusammengesetzte zylindrische Linse 26 (I ig. 7) gebildet wird, durch die Linsen 53 und 54 übertragen und in der Brennebene 59 der Linse 54 neu gebildet.

Wie am besien aus F i g.6 zu ersehen ist, kann die Länge der durch die zylindrische Linse 52 gebildeten Linie 58 durch das optische System 51 eingestellt werden. Wenn die Brennweite der Linse 53 großer als diejenige der Linse 54 ist, wird die Länge der Linie 58 um einen Betrag verringert, der direkt proportional dem Verhältnis der Brennweiten ist. Wenn die Brennweile der Linse 53 kleiner als diejenige der Linse 54 ist, wird die Länge der Linie 58 um einen Vertrag vergrößert, der dem Verhältnis der Brennweiten direkt proportional ist.

Wenn z.B. die Linse 53 eine Brennweite von H)O mm und die Linse 54 eine Brennweite von 25 mm hat. wird die Lange der Linie 58 auf ein Viertel ihrer ursprünglichen Größe verringert. Auf diese Weise kann die Größe eines Bildes, das durch eine zylindrische Linse oder eine zusammengesetzte zylindrische Linse gebildet wird, auf irgendeine gewünschte (iröl.'tc eingestellt werden.

Wie aus L i g. 7 hervorgeht, kann die Größe der durch die zusammengesetzte zylindrische Linse 26 in der Lbene 57 gebildeten, ein Strahlungsabbild 23 darstellenden Umfangsfigur leicht, dadurch eingestellt werden, daß an Stelle der Linse 54 eine Linse verwendet wird, die eine andere Brennweite aufweist Dies kann dadurch geschehen, daß eine Vielzahl von Linsen in einer sich drehenden Linsenhalterung 61 angeordnet wird, um eine Lrsat/Iinse an die bisherige Stelle der Linse 54 drehen /u können. Die Linsen können in I.insenlrommeln 62 angeordnet sein, um die Linien in den richtigen Absland relativ zur Linse 53 /u bringen, so daß die Brennebenen der Frsat/Iinsen mit der Brennebene der Linse 53 zusammenfallen. In gleicher Weise kann eine Vielzahl von zusammengesetzten zylindrischen Linsen zur Formung des Strahls 33 zu verschiedenen Umfangsfiguren in einer drehbaren Linsenhalterung 63 angeordnet werden. Dies erlai .··. die leichte Auswahl einer gewünschten Figur durch Drehen der richtigen zusammengesetzten zylindrischen Linse in die Ausrichtung mil dem optischen System 51. es erlaubt ferner, daß die Figur in der richtigen Größe eingestellt wird, indem die geeignete Linse in die Ausrichtung mit dem optischen System gedreht wird.

In manchen lallen kann es wünschenswert sein, die Strahlungsenergie nur auf die Leiter 21 und nicht auf die !lachen /wischen den Leitern anzuwenden. Dies kann leicht dadurch geschehen, daß eine geeignete Maske (nicht dargestellt) zwischen den Strahl 33 und die zusammengesetzte Linse 26 eingefügt wird, um zu verhindern, daß Strahlungsenergie, die sonst auf demjenigen Teil der Umfangsfigur 23 fokussiert würde, der zwischen die Leiter 21 fällt, die Linse 26 erreicht. Die Maske kann z. B. aus einer Vielzahl von undurchlässigen oder reflektierenden Streifen auf einem durchlässigen Träger bestehen, oder sie ', ann einfach ein Schirm oder ein Band sein. Hierdurch entsteht eine Umfangsfigur. bei der die Linie oder die Linien, welche die Umfangsfigur bilden, unterbrochen sind.

Das Werkstück 20 muß bezüglich des Strahlungsabbildes 23 ausgerichtet werden. Dies geschieht vorteilhafterweise mittels eines technischen Fcrnsehbc trachtungssystcms. mit dem das Werkstück ohne Strahlengefahr für die Bedienungsperson überwach wird.

Selbstverständlich ist der F.insatz der crfindungsgc mäßen Einrichtung nicht ausschließlich auf da: gleichzeitige Verbinden von Anschlußleitern be schränkt, sondern sie kann auch überall dort angc wandt werden, wo polygonartige Strahlungsabbildc zur Schweiß-, Abschneid-, Schmelz-, Form- od. dgl Bearbeitung vorteilhaft sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

kaum. Lciteransehlüsse an elektrischen Bauelcr.ien- Patentansprüche: ten einzeln durch Laserstrahleinwirkung anzubringen (LISA.-Patentschriften 3 304 403 und 3 402 460).

1. Einrichiuuü /um gleichzeitigen Verbinden Diese Art des Anbringen* der Leiteranschlüsse ist von Anschlußleitern eines elektrischen Caueie- .ϊ langwierig uiu! zeitraubend und oftmals unvvirtmentes mit diesem durch Verschweißen mittel* schädlich.

einer durch eine entsprechende Optik linienför- Weiter ist es bekannt, mehrere derartiger, entlang

misi abgebildeten Strahlung einer Quelle elektro- einer Geraden ausgerichteter Anschlüsse auch gleich-

magnetischer Enersiie. dadurch uekenn- /eitig durch die [Einwirkung von Energiestrahlen herze ic hue 1. daß zur Herbeiführung eines die m zustellen, indem ein Kristall (l'SA.-Palenlsehrilt

Seiten eines Polygons bildenden Slrahluiisisahbil- 3 2S3 124) oder ein langgestreckter Reflektor mit

des (23) die Optik eine zusammengesetzte Linse eirer tiarin angeordneten Strahlungsquelle (I SA.-Pa-

(2ft) aufweist, die aus so vielen halbzylindrischen tenl.schrift 3 374 531) zur Konzentration der Strah-

Linsenstücken (31: 42. 43:47) besteht, wie das king angewandt werden. Derartige Einrichtungen zu bildende Polygon Seiten enthält. 15 sind aber nicht geeignet, die Leiteranschlüsse eines

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g,e- flächigen Bauelements entlang seiner gesamt.:! I irkennzeichnet. tu ß als Quelle der elektromagnet!- fanglinie herzusteilen. Selbst wenn man sie enispreschen Enersiie ein Laser verwendet wird. chend ausgestalten wollte, um das zu erreichen, wiir-

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche I den sie aufwendig und unhandlich.

und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die zusam- 20 Aufgabe der [Erfindung ist es. eine Einrichtung zu

mengesetzte, halbzylindrische Linse (26) durch schaffen, die es ermöglicht, gleichzeitig die Lciteran-

vier halb/viindrische Linsenstücke (31) gebildet Schlüsse eines flächigen Bauelements entlang seinei

ist. wobei jedes Linsenstück die Gestaft eines gesamten Umfangsfläehe herzustellen,

rechtwinkligen, gleichschenkligen Dreieckes hat Diese Aufgabe wi^d mit der eingangs genannten

und die dem rechten Winkel gegenüberliegende 25 Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

Seite senkrecht zum halbzylindrischen Quer- zur Herbeiführung eines die Seiten eines Polygons

schnitt des Linsenstüekes liegt. bildenden Strahlungsahhildes die Optik eine zusam-

4. Einrichtuni; nach einem der Ansprüche 1 mengeselzte Linse aufweist, die aus so vielen halb/v bis 3, dadurch gekennzeichnet. 1'<ß die Optik wei- lindrischen Linsenstücken besteht, wie das zu biltere verstellbare Linsen (5?. 54) aufweist, die eine 30 dende Polygon Seiten enthält.

Veränderung der Größe des abzubildenden Hierzu ist noch auszuführen, daß durch die Pa-

Strahlungspolygons ermöglichen. !entschritt 34 167 des Amtes fi^; Ertindungs- und Pa

tentwesen in Ost-Berlin eine Anordnung zur Erzeugung einer Ringbelcuchtung für Mikroskope bekannt 35 ist. bei der zwischen dem Bild der Lichtquelle, wel-

ches in einer vor der Aperturblencc liegenden Ebene

erscheint, und der Aperturblende ein Toroid angeordnet ist. beispielsweise in Form einer halbzylindrischen Linse, deren Achse kreisförmig gebogen ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum 40 so daß das Bild der Lichtquelle in der Aperturblendc gleichzeitigen Verbinden von Anschliißleitern eines als leuchtende Ringzone absiebildet wird, die eine elektrischen Bauelements mit diesem durch Ver- wesentlich größere Apertur hat als das Bild der schweißen mittels einer durch eine entsprechende Lichtquelle nach der Köhlerschen Beleuchtung.
Optik linienförmig abgebildeten Strahlung einer Bei einer Ausführungsform der neuen Einrichtung

Ouelle elektromagnetischer Energie. 45 zur Herstellung von Leiteranschlüssen an einem qua-

Die beiden neuerdings entwickelten Techniken zur dratischen flächigen Bauelement ist die zusammenge-Herstellung integrierter Schaltkreise, die in dem setzte, halbzylindrische Linse durch vier halbzylind- »Bell Laboratories Record« vom Oktober/November rische Linsenstücke gebildet, wobei jedes Linscnl^l)66. insbesondere S. 293 bis 298, erläutert sind, stuck die Gestalt eines rechtwinkligen, gleichsehenkgestatten die Massenherstellung von Schaltkreisen 50 ligen Dreiecks hat und die dem rechten Winkel gemit dei hohen für Nachrichtenübertragungssysteme genüberliegende Seite senkrecht zum halbzy lindrierforderlichen Qualität. Zum Beispiel können aktive sehen Querschnitt des Linsenstüekes liegt.
Bauteile, wie Transistoren und Dioden, unter Ver- Eine zylindrische Linse hat die Form eines halben

wendung der Halbleitertechnik und passive Bauteile. Zylinders, also eines Zylinders, der in Längsrichtung wie Widerstände und Kondensatoren, unter Verweil- 55 geteilt ist. Ein Querschnitt senkrecht zur Längsachse dung der Dünnfilmtechnik hergestellt werden. Es ist der zylindrischen Linse ist also ein Halbkreis. Derjedoch wesentlich, daß derartige Halbleiterkreise artige Linsen werden in der Optik als zylindrische zuverlässig mit den zugehörigen Dünnfilmkreisen Linsen bezeichnet.

verbunden werden, um zusammengesetzte integrierte Zylindrische Linsen haben die Eigenschaft, paral-

Schaltkreise herzustellen, welche den hohen Ansprü- 60 Icle Lichtstrahlen zu einer Linie zu fokussieren, vvochen genügen, die für die Verwendung in Nachrich- bei die Linie in der Brennebene parallel zur Längstenübei tragungsystcmen zu stellen sind. Eine weitere, achse der Linse liegt. Eine zylindrische Linse kann in in der Praxis wichtige Forderung besteht darin, der- zylindrische Linsenstückc zerschnitten werden, die artige Verbindungen wirtschaftlich herstellen zu kön- irgendeine gewünschte Form aufweisen und dabei neu. 6s doch die Eigenschaft behalten, parallele Lichtstrah-

Strahlungsenergie, z.B. Infrarotstrahlung oder len zu einer Linie zu fokussieren.

Laserstrahlung, kann auch zum Herstellen elektri- Als Quellen der elektromagnetischen Strahlung

sciier Verbindungen benutzt werden. So ist es be- kommen Infrarot-. Ultraviolett-, Lichtbogen- oder