DE19839014C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht-kontaktierendes Löten - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht-kontaktierendes LötenInfo
- Publication number
- DE19839014C2 DE19839014C2 DE19839014A DE19839014A DE19839014C2 DE 19839014 C2 DE19839014 C2 DE 19839014C2 DE 19839014 A DE19839014 A DE 19839014A DE 19839014 A DE19839014 A DE 19839014A DE 19839014 C2 DE19839014 C2 DE 19839014C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- solder
- time
- optical elements
- laser beams
- laser light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2551—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2553—Splicing machines, e.g. optical fibre fusion splicer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/4237—Welding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das Verbinden von
optischen Elementen wie einem optischen Wellenleiter, einem
optischen Kollimator, einem optischen Dämpfer, einem optischen
Isolator usw. und insbesondere eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht-
kontaktierendes Löten.
Es bestehen mehrere bekannte Verfahren zum Löten von
elektronischen Bauelementen und von optischen Elementen. Ein
erstes Verfahren besteht darin, einen zu verbindenden Teil mit
Hilfe eines Lötkolbens zu erhitzen und dann Lot zuzuführen. Ein
zweites Verfahren besteht darin, einen Hochfrequenz-
Induktionsheizer um die optischen Elemente herum anzuordnen und
dann eine konstante Hitze auf den durch das Hochfrequenz-Heizen
zu verbindenden Teil wirken zu lassen. Ein drittes Verfahren
besteht darin, ein Löten durchzuführen, wobei eine
Laserlichtquelle als Wärmequelle verwendet wird. Dieses
Verfahren kann dann verwendet werden, wenn der Lötkolben wegen
der hohen Packdichte nicht verwendet werden kann oder wenn eine
Massenproduktion von vielen zu verbindenden Teilen zu
bewerkstelligen ist. Ein derartiges Verfahren ist zum Beispiel
in dem US-Patent 4,963,714 (Joseph R. Adamski et al.) mit dem
Titel "Diode Laser Soldering System" angegeben. Schließlich
besteht ein viertes Verfahren darin, Hitze auf die zu
verbindenden Teile wirken zu lassen, indem ein Lichtpfad unter
Verwendung eines Prismas verändert wird. Das in dem ersten und
in dem zweiten Verfahren verwendete Lot ist in der Form eines
Drahtes vorgesehen. In dem dritten und dem vierten Verfahren
wird statt dessen Lotpulver verwendet, das um die zu
verbindenden Teile herum angebracht wird.
Die Lötprozesse in Übereinstimmung mit den bekannten
Verfahren werden häufig für elektronische Bauelemente
verwendet. Um derartige Lötprozesse für optische Elemente
anzupassen, müssen die folgenden Punkte berücksichtigt werden:
- 1. Ein möglicher Kontakt während der Wärmeeinwirkung auf die zu verbindenden Teile kann die Ausrichtung der optischen Elemente beeinflussen.
- 2. Die zu verbindenden Teile der optischen Elemente sollten symmetrisch sein, um eine durch thermische Expansion verursachte Fehlausrichtung der optischen Elemente zu verhindern.
- 3. Die Wärme sollte gleichmäßig auf die zu verbindenden symmetrischen Teile wirken, um eine Fehlausrichtung der optischen Elemente zu verhindern.
- 4. Die zu verbindenden Teile sollten vollständig mit Lot gefüllt werden, um die Verläßlichkeit der optischen Elemente sicherzustellen.
- 5. Die Reproduzierbarkeit und die Massenproduktion der optischen Elemente sollte garantiert werden.
Meine auf den vorstehenden Gesichtspunkten basierenden
Untersuchungen der Schwachpunkte der verschiedenen weiter oben
genannten Lötverfahren zeigen, daß weder das erste noch das
zweite Verfahren alle die fünf vorstehenden Gesichtspunkte
erfüllen. Das dritte Verfahren erfüllt die Voraussetzung der
Symmetrie der in einer Ebene angeordneten optischen Elemente,
erfüllt dieselbe jedoch nicht im dreidimensionalen Raum. Das
vierte Verfahren ermöglicht die Verbindung von gewünschten Teilen, kann jedoch keine
Symmetrie sicherstellen.
Die für elektronische Bauelemente sehr nützlichen herkömmlichen Lötverfahren sind wegen
des Problems von Fehlausrichtungen nicht für optische Elemente geeignet. Das heißt, dass
die optischen Elemente bei der Einwirkung von Wärme auf die zu verbindenden Teile feh
lerhaft ausgerichtet werden können, wenn das Lot die Oberfläche der zu verbindenden
Teile kontaktiert. Weiterhin kann der auf die zu verbindenden Teile der optischen Elemente
angewendete Laserstrahl nicht symmetrisch gehalten werden, so dass durch thermische
Expansion und ungleichmäßige Wärmeverteilung eine Fehlausrichtung der optischen Ele
mente verursacht wird. Dadurch werden die Eigenschaften der optischen Elemente beein
flusst, wodurch wiederum die Verlässlichkeit der Produkte herabgesetzt wird. Außerdem
werden dadurch auch die Möglichkeiten der Reproduzierbarkeit und der Massenproduktion
von optischen Elementen beeinträchtigt.
US-Patent 5,142,763 betrifft eine Verbindungsstruktur von Lichtleitern, die von einer Metall
röhre umschlossen sind, und einem Verfahren zur Verbindung von Lichtleitern, die von ei
ner Metallröhre umschlossen sind. Diese Offenbarung beschreibt eine Vorrichtung zum
Bonden von optischen Elementen unter Verwendung von berührungslosem Löten, wobei
das Lötmittel an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses von zwei optischen Elementen
angeordnet ist.
DE 41 40 603 beschreibt eine konventionelle Lötvorrichtung mit einer automatischen
Lotversorgung und einer Kontrolleinheit, die den Lötprozess über die Schmelzgeschwin
digkeit des unter gleichmäßigem Druck zugeführten Lots steuert.
JP 2-235 592 beschreibt eine durch Laserschweißen fixierte Struktur für optische Module.
Diese Offenbarung beschreibt, dass diese Struktur hergestellt wird, indem die Ränder der
Außenseite eines Faserhalters, an denen eine Glasfaser befestigt ist, mit einem Gehäuse
laserverschweißt wird, das einen optischen Halbleiterchip enthält.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfah
ren zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht-kontaktierendes Löten an
zugeben, wobei die Innenseiten der zu verbindenden Teile der optischen Elemente vollständig
abgedichtet werden, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit in die optischen Elemente
eindringt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht-kontaktierendes Löten anzugeben,
wobei
Variationen in den Eigenschaften der optischen Elemente minimiert werden können.
Um die vorstehend genannten Aufgaben zu erfüllen, wird ein Verfahren und eine Vorrich
tung bereitgestellt, wie sie in den Ansprüchen 1 und 9 definiert werden. Bevorzugte Ausfüh
rungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert. Insbesondere umfasst ein
Vorrichtung zum Verbinden von optischen Elementen in Übereinstimmung mit der vorlie
genden Erfindung: mehrere optischen Elemente, die optische Systeme umfassen und durch
Gehäuse umgeben sind; eine Ausrichtungsvorrichtung, die ein Ende jedes optischen Ele
mentes festhält und die optischen Systeme der optischen Elemente ausrichtet; Laserquel
len, die jeweils an vorbestimmten Enden der Gehäuse angeordnet sind, um Laserstrahlen
vorzusehen, die nicht auf die Außenoberfläche der Gehäuse fokussiert sind; Lot-Zufüh
rungseinheiten, die jeweils an den oberen Enden der Laserlichtquellen angeordnet sind, um
Lot zu dem Laserstrahl zuzuführen; und eine programmierbare Logiksteuerung (PLC = Pro
grammable Logic Control), die die Laserlichtquellen und die Lot-Zuführungseinheiten auto
matisch steuert.
Um die vorstehend genannten Aufgaben zu erfüllen, umfasst ein Verfahren zum Verbinden
von optischen Elementen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung folgende
Schritte: Fixieren von mehreren optischen Elementen an einer Ausrichtungsvorrichtung, um
die optischen Systeme der optischen Elemente auszurichten; Ausgeben von Laserstrahlen
aus mehreren Laserlichtquellen, wobei die Strahlen nicht die Querschnitte der zu verbin
denden Teile der optischen Elemente am Verbindungsbereich zwischen den Gehäusen der
optischen Elemente kontaktieren; Zuführen von Lot aus den Lot-Zuführungseinheiten zu
den Laserstrahlen nach einer vorbestimmten Zeitdauer; Schmelzen des Lots durch die La
serstrahlen, so dass das Lot in
die im Verbindungsbereich gebildeten Zwischenräume fließt;
Abbrechen der Antriebskraft der Lot-Zuführungseinheiten nach
einer vorbestimmten Zeitdauer unter der automatischen Steuerung
einer programmierbaren Logiksteuerung (PLC); und Abbrechen der
Laserstrahlen unter der Steuerung der PLC nach einer
vorbestimmten Zeitdauer.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche
Bezugszeichen identische oder ähnliche Komponenten angeben und
wobei
Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, die den Aufbau einer
Vorrichtung zum Verbinden von optischen Elementen durch einen
nicht-kontaktierenden Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine Draufsicht ist, die die Position des
Laserstrahls und der Lotzufuhr in einer Vorrichtung zum
Verbinden von optischen Elementen durch einen nicht-
kontaktierenden Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 3 eine Draufsicht ist, die den Zustand der mit Lot
gefüllten Innenseiten der Verbindungsbereiche zeigt, die auf
diese Weise durch einen nicht-kontaktierenden Lötprozeß in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung fixiert sind,
Fig. 4 ein Diagramm ist, das die Variation der optischen
Eigenschaften der optischen Elemente in Abhängigkeit von der
für das Zuführen von Lot verwendeten Zeit während des
Verbindens von optischen Elementen durch einen nicht-
kontaktierenden Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 5 ein Diagramm ist, das die Temperaturänderungen des
Verbindungsbereichs während des Verbindens durch einen nicht-
kontaktierenden Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
und
Fig. 6 ein Diagramm ist, das die Lot-
Zuführungsgeschwindigkeit in einem nicht-kontaktierenden
Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt die Vorrichtung zum
Verbinden von optischen Elementen in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung optische
Elemente 26 und 28 mit verschiedenen darin vorgesehenen
optischen Systemen, Ausrichtungsvorrichtungen 22 und 24 für die
optischen Elemente, kontinuierlich betreibbare
Laserlichtquellen 10a und 10b, Lot-Zuführungseinheiten 14a und
14b, sowie Lot 16a und 16b. Weiterhin ist ein Gehäuse 30 zum
Schutz der optischen Systeme vor den Umgebungsbedingungen am
Außenumfang des optischen Elements 26 vorgesehen. Entsprechend
ist ein Gehäuse 32 am Außenumfang des optischen Elements 28
vorgesehen. An beiden Seiten des Gehäuses 32 sind symmetrisch
ausgebildete Durchgangslöcher 34 vorgesehen, wobei das Lot 16a
und 16b zum Fixieren der Gehäuse 30 und 32 in die
Durchgangslöcher 34 fließt, während ein Ende des optischen
Elements 26 an der Ausrichtungsvorrichtung 22 fixiert ist und
ein Ende des optischen Elements 28 an der
Ausrichtungsvorrichtung 24 fixiert ist.
Die kontinuierlich betreibbaren Laserlichtquellen 10a und
10b sind an beiden Seiten der optischen Elemente 26 und 28 mit
dazwischen einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Die
Laserlichtquellen 10a und 10b sehen jeweils die Laserstrahlen
12a und 12b vor, wobei die Brennpunkte der Laserstrahlen 12a
und 12b nicht in Kontakt mit der Oberfläche des Gehäuses 32
kommen, um den Verbindungsbereich 40 zu erhitzen (siehe Fig. 2
und 3 für eine genauere Darstellung des Verbindungsbereichs 40)
und das Lot 16a und 16b zu schmelzen, so daß die optischen
Elemente 26 und 28 fixiert werden. Der Durchmesser der
Brennpunkte der Strahlen 12a und 12b aus den Laserlichtquellen
10a und 10b beträgt ungefähr 0,5 mm bis 3 mm und die
elektrische Leistung der durch die Laserlichtquellen 10a und
10b vorgesehenen Strahlen beträgt ungefähr 15 W bis 40 W. Die
Lot-Zuführungseinheiten 14a und 14b führen Lot 16a und 16b in
der Form eines Drahtes zu und sind jeweils am oberen Ende der
Laserlichtquellen 10a und 10b angeordnet. Die Lot-
Zuführungseinheiten 14a und 14b führen Lot 16a und 16b zu den
Laserstrahlen 12a und 12b. Das heißt, die Lot-
Zuführungseinheiten 14a und 14b führen Lot 16a und 16b zu den
Strahlen 12a und 12b, wobei das Lot 16a und 16b die Strahlen
kontaktiert, ohne direkt in Kontakt mit dem Verbindungsbereich
40 zu sein. Die Laserlichtquellen 10a und 10b und die Lot-
Zuführungseinheiten 14a und 14b werden automatisch durch die
PLC (die programmierbare Logiksteuerung) 42 gesteuert. Das
heißt, die PLC 42 steuert das An- und Abschalten (AN/AUS) der
Laserlichtquellen 10a und 10b und die Zuführzeit des Lots 16a
und 16b, so daß das Lot 16a und 16b symmetrisch zu der linken
und rechten Seite der optischen Elemente 26 und 28 zugeführt
wird.
Im folgenden wird der Betrieb des Mechanismus und des
Verfahrens für die Vorrichtung zum Verbinden von optischen
Elementen durch den nicht-kontaktierenden Lötprozeß mit Bezug
auf Fig. 1 bis 6 erläutert.
Zuerst werden das optische Element 26 durch die
Ausrichtungsvorrichtung 22 und das optische Element 28 durch
die Ausrichtungsvorrichtung 24 fixiert und positioniert, wie in
Fig. 1 gezeigt. Nach der vorstehenden Prozedur werden die
optischen Systeme (nicht gezeigt), die in das Innere der
optischen Elemente 26 und 28 gepackt sind, mit Hilfe der
Ausrichtungsvorrichtung automatisch oder manuell ausgerichtet.
Nachdem die optischen Systeme an optimalen Positionen
ausgerichtet sind, steuert die PLC 42 die Laserlichtquellen 10a
und 10b. Dann geben die Laserlichtquellen 10a und 10b die
Laserstrahlen 12a und 12b aus, wobei die Strahlen nicht die
Oberflächen des Gehäuses 30 des optischen Elements 26 und des
Gehäuses 32 des optischen Elements 28 kontaktieren. Die
Laserlichtquellen 10a und 10b geben die Strahlen 12a und 12b
also wie in Fig. 1 und 2 gezeigt aus, wobei die Strahlen derart
innerhalb eines Bereichs fokussiert sind, daß die Brennpunkte
der Strahlen die Oberflächen des Verbindungsbereichs 40 und der
optischen Elemente nicht kontaktieren. Mit anderen Worten
erhitzen die Laserstrahlen 12a und 12b den Verbindungsbereich
40 der optischen Elemente, wobei die Brennweiten der Strahlen
12a und 12b die optischen Elementen 26 und 28 nicht
kontaktieren, sondern in Nachbarschaft zu denselben gehalten
werden, so daß die Laserlichtquellen 10a und 10b eine maximale
Wärme vorsehen können. Dabei betragen die Durchmesser der
Brennpunkte der Strahlen 12a und 12b bei deren Brennweite
ungefähr 0,5 mm bis 3 mm. In der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung werden 2,5 mm verwendet, wobei dies
jedoch von der jeweiligen Verwendung abhängig ist. Die
Beleuchtungszeit der durch die Laserlichtquellen 10a und 10b
vorgesehenen Strahlen 12a und 12b setzt sich aus drei Phasen
zusammen, um die Verläßlichkeit der Verbindung des Lots 16a und
16b zu verbessern.
Nach einem vorbestimmten Zeitraum, d. h. nachdem die
Laserlichtquellen 10a und 10b den Querschnitt des
Verbindungsbereichs 40 für eine Vorheizzeit "T1" ausreichend
auf ungefähr 100°C erhitzt haben, um die Affinität des Lots 16a
und 16b zu erhöhen, steuert die PLC 42 automatisch die Lot-
Zuführungseinheiten 14a und 14b wie in Fig. 4 bis 6 gezeigt.
Dann führen die Lot-Zuführungseinheiten 14a und 14b Lot 16a und
16b zu den Laserstrahlen 12a und 12b. Dabei führen die Lot-
Zuführungseinheiten 14a und 14b Lot 16a und 16b mit einer
konstanten Geschwindigkeit für eine Hauptheizzeit "T2" zu, wie
in Fig. 4 bis 6 gezeigt. Dann kommt das Lot 16a und 16b kurz
bevor es den Verbindungsbereich 40 berührt mit den
Laserstrahlen 12a und 12b in Kontakt und wird geschmolzen, so
daß es in die Durchgangslöcher 34 des Verbindungsbereichs 40
fließt. Dabei führen die Lot-Zuführungseinheiten 14a und 14b
das Lot 16a und 16b mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 5 mm/s
zu den Strahlen 12a und 12b. Danach brechen die Lot-
Zuführungseinheiten 14a und 14b das Zuführen von Lot 16a und
16b unter der Steuerung der PLC 42 mit einer Geschwindigkeit
von -25 mm/s ab, wenn die Hauptheizzeit "T2" abläuft. Dann
geben die Laserlichtquellen 10a und 10b die Strahlen 12a und
12b unter der Steuerung der PLC 42, wie in Fig. 4 bis 6
gezeigt, für die Nachheizzeit "T3" aus und sehen dadurch ein
Nachheizen vor, damit das bereits zu dem Verbindungsbereich 40
geführte Lot 16a und 16b in einer stabilen Formation gehalten
wird. Dann schaltet die PLC 42 die Laserlichtquellen 10a und 10b nach Ablauf der Nach
heizzeit "T3" ab.
Die optischen Elemente 26 und 28 werden also durch ein nicht-kontaktierendes Lötverfah
ren wie in Fig. 3 dargestellt miteinander verbunden. Wenn die Vorheizzeit relativ zu der
Hauptheizzeit und der Nachheizzeit der durch die Laserlichtquellen 10a und 10b vorgese
henen Laserstrahlen zu lang ist, kann das Problem auftreten, dass die beschichteten Teile
sder Querschnitte der optischen Elemente im Verbindungsbereich 40 ausbrennen oder die
Flussmittel verdampfen. Deshalb werden die Zeiten in der vorliegenden Erfindung mit
einem Verhältnis zwischen Vorheizzeit, Hauptheizzeit und Nachheizzeit von 1 s : 1,5 s~1,7 s : 1,5 s
gesteuert.
Claims (17)
1. Vorrichtung zur Verbindung optischer Elemente, mit einer
Ausrichtungsvorrichtung (22, 24) zur Ausrichtung zweier optischer Elemente (26, 28), die miteinander zu verlötende Gehäuse (30, 32) aufweisen, und
Lot-Zuführeinrichtungen (14a, 14b), sowie mindestens einer Laserlichtquelle zum Schmelzen von Lot,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizmittel zwei Laserlichtquellen (10a, 10b) sind, die auf gegenüberliegenden Seiten der ausgerichteten optischen Elemente (26, 28) angeordnet sind, wobei die Brennpunkte der Laserstrahlen (12a, 12b) von den Gehäusen (30, 32) der optischen Elemente (26, 28) beabstandet sind,
zwei Lot-Zuführeinrichtungen (14a, 14b) vorgesehen sind, die jeweils oberhalb der Laserlichtquellen (10a, 10b) angeordnet sind und durch die Lot (16a, 16b) in Berührung mit dem Laserstrahl (12a, 12b) zu dem jeweiligen Brennpunkt der Laserstrahlen (12a, 12b) zuführbar ist, und
eine Steuerungsvorrichtung (42), die Laserlichtquellen (10a, 10b) und die Lot-Zuführ einrichtungen (14a, 14b) steuert.
Ausrichtungsvorrichtung (22, 24) zur Ausrichtung zweier optischer Elemente (26, 28), die miteinander zu verlötende Gehäuse (30, 32) aufweisen, und
Lot-Zuführeinrichtungen (14a, 14b), sowie mindestens einer Laserlichtquelle zum Schmelzen von Lot,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizmittel zwei Laserlichtquellen (10a, 10b) sind, die auf gegenüberliegenden Seiten der ausgerichteten optischen Elemente (26, 28) angeordnet sind, wobei die Brennpunkte der Laserstrahlen (12a, 12b) von den Gehäusen (30, 32) der optischen Elemente (26, 28) beabstandet sind,
zwei Lot-Zuführeinrichtungen (14a, 14b) vorgesehen sind, die jeweils oberhalb der Laserlichtquellen (10a, 10b) angeordnet sind und durch die Lot (16a, 16b) in Berührung mit dem Laserstrahl (12a, 12b) zu dem jeweiligen Brennpunkt der Laserstrahlen (12a, 12b) zuführbar ist, und
eine Steuerungsvorrichtung (42), die Laserlichtquellen (10a, 10b) und die Lot-Zuführ einrichtungen (14a, 14b) steuert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (16a, 16b) als
Draht vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennpunkte
der Laserstrahlen (12a, 12b) einen Durchmesser von 0,5 bis 3 mm aufweisen.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Leistung der Laserstrahlen (12a, 12b) 15 W bis 40 W beträgt.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (42) die Laserlichtquellen (10a, 10b) und die Lot-Zufüh
rungseinheiten (14a, 14b) für eine vorbestimmte Vorheizzeit (T1), Hauptheizzeit (T2) und
Nachheizzeit (T3) steuert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorheizzeit (T1), die
Hauptheizzeit (T2) und die Nachheizzeit (T3) jeweils 1 Sekunde, 1,5 bis 1,7 Sekunden und
1,5 Sekunden betragen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerein
richtung (42) die Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b) steuert, um das Lot (16a, 16b) mit
einer Geschwindigkeit von ungefähr 5 mm/s während der Hauptheizzeit (T2) auszugeben
und um das Lot (16a, 16b) mit einer Geschwindigkeit von -25 mm/s aus dem Schmelzbe
reich zurückzuziehen, wenn die Hauptheizzeit (T2) abgelaufen ist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung weiterhin eine Ausrichtungsvorrichtung (22, 24) umfasst, an die ein
vorbestimmtes Ende jedes optischen Elementes (26, 28) befestigt wird, um die optischen
Systeme der optischen Elemente (26, 28) auszurichten.
9. Verfahren zum Verbinden optischer Elemente, mit den Schritten:
Ausrichten zweier jeweils ein Gehäuse aufweisender, optischer Elemente zu deren Ver bindung,
Zuführen von Lot und Wärme zum Schmelzen des Lots zur Durchführung einer Lötver bindung zwischen den beiden Gehäusen,
gekennzeichnet durch
die weiteren Schritte:
Ausrichten zweier jeweils ein Gehäuse aufweisender, optischer Elemente zu deren Ver bindung,
Zuführen von Lot und Wärme zum Schmelzen des Lots zur Durchführung einer Lötver bindung zwischen den beiden Gehäusen,
gekennzeichnet durch
die weiteren Schritte:
- - Bestrahlen der Verbindungsstelle auf gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einem Laserstrahl, deren Brennpunkte von den Gehäusen (30, 32) der optischen Elemente (26, 28) beabstandet sind,
- - Zuführen von Lot (16a, 16b) von den Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b) zu den La serstrahlen (12a, 12b) unter der Steuerung der Steuereinrichtung (42) nach einer ersten vorbestimmten Zeitdauer (T1),
- - Schmelzen des Lots (16a, 16b) durch die Laserstrahlen (12a, 12b) während einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer (T2), so dass das Lot (16, 16b) durch die Löcher in den Gehäusen (30, 32) und in einen Zwischenraum fließt, der im Verbindungsbereich (40) zwischen den Gehäusen (30, 32) gebildet ist,
- - Unterbrechen der Antriebskraft der Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b) unter der Steuerung der Steuereinrichtung (42) nach Ablauf der zweiten vorbestimmten Zeitdauer (T2), und
- - Abbrechen der Laserstrahlen (12a, 12b) unter der Steuerung der Steuereinrichtung (42) nach Ablauf einer dritten vorbestimmten Zeitdauer (T3).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorbestimmte
Zeitdauer (T1) eine Vorheizzeit zum Erhitzen eines Querschnitts des Verbindungsbereichs
(40) der optischen Elemente (26, 28)auf eine vorbestimmte Temperatur umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite vorbestimmte
Zeitdauer (T2) eine Hauptheizzeit umfasst, während der das durch die Lot-Zu
führungseinheiten (14a, 14b) zugeführte und durch die Laserstrahlen (12a, 12b) ge
schmolzene Lot (16a, 16b) in den Zwischenraum fließt, der im Verbindungsbereich (40)
zwischen den Gehäusen (30, 32) gebildet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte vor
bestimmte Zeitdauer (T3) eine Nachheizzeit zum Erhitzen des Querschnitts des Verbin
dungsbereichs (40) der optischen Elemente (26, 28) umfasst, damit das in den Zwi
schenraum im Verbindungsbereich (40) zugeführte Lot (16a, 16b) eine stabile Form behält.
13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verhältnis zwischen der Vorheizzeit (T1), der Hauptheizzeit (T2) und der
Nachheizzeit (T3) 1 Sekunde : 1,5 bis 1,7 Sekunden : 1,5 Sekunden beträgt.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass das Lot (16a, 16b) im dem Schritt zum Zuführen von Lot (16a, 16b) zu den
Laserstrahlen (12a, 12b) während der zweiten Zeitdauer (T2) mit einer Geschwindigkeit von
5 mm/s zugeführt wird.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt zum Abbrechen des Zuführens von Lot (16a, 16b) mit einer Ge
schwindigkeit von -25 mm/s am Ende der zweiten Zeitdauer (T2) durchgeführt wird.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
dass die Laserlichtquellen (10a, 10b) in dem Schritt zum Ausgeben der Laserstrahlen (12a,
12b) mit einer elektrischen Leistung von 15 bis 40 Watt versorgt werden.
17. Verfahren nach Anspruch wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Laserstrahlen (12a, 12b) während der Vorheizzeit (T1), der
Hauptheizzeit (T2) und der Nachheizzeit (T3) mit einer elektrischen Leistung von 15 bis 40
Watt ausgegeben werden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970041906A KR100265066B1 (ko) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 비접촉 납땜을 이용한 광부품의 고정장치 및그 방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19839014A1 DE19839014A1 (de) | 1999-03-18 |
DE19839014C2 true DE19839014C2 (de) | 2003-07-24 |
Family
ID=19519024
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19839014A Expired - Fee Related DE19839014C2 (de) | 1997-08-28 | 1998-08-27 | Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht-kontaktierendes Löten |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6103988A (de) |
JP (1) | JPH11133258A (de) |
KR (1) | KR100265066B1 (de) |
CN (1) | CN1114515C (de) |
DE (1) | DE19839014C2 (de) |
FR (1) | FR2767727B1 (de) |
GB (1) | GB2330101B (de) |
RU (1) | RU2149433C1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004042023A1 (de) * | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Wahl Optoparts Gmbh | Optische Baugruppe und Verfahren zu deren Montage |
DE102021206458A1 (de) | 2021-06-23 | 2022-12-29 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6892444B1 (en) | 2000-09-21 | 2005-05-17 | Axsun Technologies, Inc. | Optical system manufacturing and alignment system |
KR20020086765A (ko) * | 2001-05-10 | 2002-11-20 | 주식회사 나래나노텍 | 광케이블이 부착된 광필터 조립장치 |
KR20030068275A (ko) * | 2002-02-14 | 2003-08-21 | 삼성전자주식회사 | 콜리메이터용 솔더링장치 |
KR100443987B1 (ko) * | 2002-02-14 | 2004-08-09 | 삼성전자주식회사 | 콜리메이터용 솔더링장치 및 솔더링방법 |
KR100437188B1 (ko) * | 2002-07-15 | 2004-06-23 | 전자부품연구원 | 광통신용 광학 부품 패키징 방법 |
US7129444B2 (en) * | 2004-05-17 | 2006-10-31 | Exatec Llc | High performance defrosters for transparent panels |
US8653419B2 (en) * | 2004-05-17 | 2014-02-18 | Exatec Llc | Window defroster assembly having transparent conductive layer |
US7862687B2 (en) * | 2007-11-20 | 2011-01-04 | United States Gypsum Company | Process for producing a low density acoustical panel with improved sound absorption |
US8790483B2 (en) * | 2008-11-24 | 2014-07-29 | Corning Incorporated | Method of weldbonding and a device comprising weldbonded components |
JP5580826B2 (ja) * | 2009-08-11 | 2014-08-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
CN102030486B (zh) * | 2010-10-15 | 2012-07-25 | 北京工业大学 | 一种玻璃-可伐合金激光焊接方法及其专用夹具 |
JP5159939B1 (ja) * | 2011-10-18 | 2013-03-13 | 株式会社フジクラ | 光モジュールの製造方法 |
US10471547B2 (en) * | 2012-12-21 | 2019-11-12 | European Space Agency | Additive manufacturing method using focused light heating source |
CN104216059B (zh) * | 2013-06-27 | 2016-09-21 | 中航光电科技股份有限公司 | 气密封光连接器及其制造方法 |
US11119384B2 (en) | 2017-09-28 | 2021-09-14 | Kla-Tencor Corporation | Hermetic sealing of a nonlinear crystal for use in a laser system |
RU2701976C1 (ru) * | 2018-06-18 | 2019-10-02 | Дмитрий Владимирович Григоренко | Припаивающее/отпаивающее устройство |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5142763A (en) * | 1989-09-25 | 1992-09-01 | Hitachi Cable, Ltd. | Method for connecting optical fibers sealed in metal pipes |
DE4140603A1 (de) * | 1991-12-10 | 1993-06-17 | Bosch Gmbh Robert | Loet- beziehungsweise schweissvorrichtung mit automatiischer zufuehrung von zusatzwerkstoff |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4033668A (en) * | 1976-04-08 | 1977-07-05 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Solderable glass splices, terminations and hermetic seals |
US4296998A (en) * | 1979-12-17 | 1981-10-27 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Encapsulated light source with coupled fiberguide |
DE3138296A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-28 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum positionieren und fixieren von optischen bauelementen relativ zueinander |
JPS62282773A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-08 | Apollo Seiko Kk | 自動半田付け方法及び装置 |
JPS63115673A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-20 | Inoue Japax Res Inc | レ−ザ溶接装置 |
JPH01118106A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-10 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 光ファイバ調芯固定方法 |
JPH0264609A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Mitsubishi Electric Corp | フアイバ端末の固定方法 |
US4963714A (en) * | 1988-10-24 | 1990-10-16 | Raytheon Company | Diode laser soldering system |
JPH02235592A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-18 | Fujitsu Ltd | 光モジュールのレーザ溶接固定構造 |
-
1997
- 1997-08-28 KR KR1019970041906A patent/KR100265066B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-08-27 DE DE19839014A patent/DE19839014C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-27 RU RU98116472A patent/RU2149433C1/ru not_active IP Right Cessation
- 1998-08-28 JP JP10242704A patent/JPH11133258A/ja active Pending
- 1998-08-28 US US09/141,534 patent/US6103988A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-28 FR FR9810822A patent/FR2767727B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-28 CN CN98120348A patent/CN1114515C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-28 GB GB9818722A patent/GB2330101B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5142763A (en) * | 1989-09-25 | 1992-09-01 | Hitachi Cable, Ltd. | Method for connecting optical fibers sealed in metal pipes |
DE4140603A1 (de) * | 1991-12-10 | 1993-06-17 | Bosch Gmbh Robert | Loet- beziehungsweise schweissvorrichtung mit automatiischer zufuehrung von zusatzwerkstoff |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 2-2 35 592 AA (abstract), PAJ (online) (recherchiert am 8.11.2000), in: DEPATIS * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004042023A1 (de) * | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Wahl Optoparts Gmbh | Optische Baugruppe und Verfahren zu deren Montage |
DE102021206458A1 (de) | 2021-06-23 | 2022-12-29 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB9818722D0 (en) | 1998-10-21 |
KR100265066B1 (ko) | 2000-09-01 |
FR2767727B1 (fr) | 2005-05-20 |
CN1221120A (zh) | 1999-06-30 |
FR2767727A1 (fr) | 1999-03-05 |
US6103988A (en) | 2000-08-15 |
GB2330101B (en) | 2000-02-02 |
JPH11133258A (ja) | 1999-05-21 |
CN1114515C (zh) | 2003-07-16 |
KR19990018684A (ko) | 1999-03-15 |
DE19839014A1 (de) | 1999-03-18 |
GB2330101A (en) | 1999-04-14 |
RU2149433C1 (ru) | 2000-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19839014C2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht-kontaktierendes Löten | |
EP0204224B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Justage und Fixierung eines Festkörpers und damit hergestelltes Bauelement | |
EP3285951B1 (de) | Fügevorrichtung und fügeverfahren | |
EP0430861B1 (de) | Laserlötsystem für SMD-Elemente | |
DE3941558A1 (de) | Laser-verbindungsvorrichtung mit lichtleitfaser | |
DE69718755T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer elektronischen Schaltungsanordnung mit gleichförmigen Lötrückständen bei Übertragung von Lotpaste | |
DE4135782C2 (de) | Vorrichtung zum Laserlöten von Halbleiterbauelementen | |
EP1678992B1 (de) | Verfahren zum aufschmelzlöten mit volumenstromsteuerung | |
DE19546443A1 (de) | Optische und/oder elektrooptische Verbindung und Verfahren zur Herstellung einer solchen | |
DE3536023A1 (de) | Verbessertes automatisches loetverfahren und geraet zur ausfuehrung des verfahrens | |
DE4446289C2 (de) | Verfahren zur Mikroverbindung von Kontaktelementen | |
DE102015102250B3 (de) | Laserlötvorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Laserlötvorrichtung | |
DE4494299C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Kontaktierung eines Kontaktelements | |
WO2000041834A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur thermischen verbindung von anschlussflächen zweier substrate | |
DE4017286A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum loeten und entloeten | |
DE3307669C2 (de) | ||
DE4005314C2 (de) | ||
DE2343235B2 (de) | Verfahren zur Befestigung und Kontaktierung von elektrischen Subminiatur-Bauelementen auf gedruckten Schaltungen | |
JPS58161396A (ja) | レ−ザビ−ムを用いた半田付け方法 | |
DE3307466A1 (de) | Vorrichtung zum haltern eines wandlers und eines vor dem wandler endenden lichtwellenleiters | |
EP3403103B1 (de) | Verfahren zur platzierung und kontaktierung eines prüfkontakts | |
DE3831394A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum kontaktieren eines elektrischen leitungsdrahtes mit kontaktstellen auf einer leiterplatte | |
DD140942A1 (de) | Verfahren und anordnung zur mikroverbindungstechnik mittels laser | |
DE3719382A1 (de) | Verfahren zum einsetzen eines optischen bauelements in eine aufnahmebohrung eines tragkoerpers | |
DE69738553T2 (de) | Verfahren zur Montage von Bauelementen auf einem Substrat |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |