DE3536023A1

DE3536023A1 - Verbessertes automatisches loetverfahren und geraet zur ausfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3536023A1
Application number: DE19853536023
Authority: DE
Inventors: Richard Lewis Marriottsville Hall, Md.
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1985-10-09
Publication date: 1986-04-24
Also published as: US4560100A; JPS6199571A

Description

PATENTANWALT D-4000 DÜSSELDORF 1 ■ SCHADOWPLATZ 9

VNR: 109 126

Düsseldorf, 8. Oktober 1985

Westinghouse Electric Corporation Pittsburgh, Pennsylvania, USA

Verbessertes automatisches Lötverfahren und Gerat zur Ausführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft das automatische Löten, insbesondere ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes Gerät zur Herstellung von gelöteten Verbindungen für Zusammenbauten aus elektronischen Komponenten.

Verfahren zur Herstellung von gelöteten Verbindungen in Einrichtungen, bei denen viele elektronische Komponenten zu einem Verknüpfungsmuster auf einer gemeinsamen Basis aus isolierendem Material elektrisch verbunden werden, wie beispielsweise gedruckte Schaltplatten (PWB), können klassifiziert werden als entweder diskretes Verbindungslöten, bei dem jeder Verbindungspunkt individuell durch einen Lötkolben gelötet wird, oder Massenlötung, wie beispielsweise Wellenlötung, wo die Druckplatte (PWB) mit der vollen Ausrüstung von Komponenten in ihrer jeweiligen Stellung einer geschmolzenen Welle des Lötmittels ausgesetzt wird. Wegen seiner relativ hohen

POSTSCHECKrBERLiNWEST(BLZ 10010010) 132736-109· deutsche bank (BLZ 300 700 10) 6160

Geschwindigkeit wurde bis jetzt die Wellenlötung in weitem Umfang angewendet, insbesondere dort, wo eine große Anzahl von Lötpunkten auf einer einzigen Druckplatte erforderlich waren. Es gibt jedoch bestimmte Nachteile bei der Wellenlötung, beispielsweise den, daß individuelle Bauteile üblicherweise mechanisch an der Druckplatte in irgendeiner Weise befestigt werden, bevor die Druckplatte der geschmolzenen Welle des Lötmittels ausgesetzt wird. Die Anwendungszeit für das geschmolzene Lötmittel muß lang genug sein, um die Örtlichkeit mit der größten thermischen Senke auf der Druckplatte ausreichend zu erhitzen, was zu unnötig hoher thermischer Belastung der gesamten anderen Flächen der Druckplatte und der zugehörigen Komponenten führt; und die Aussetzung der Druckplatte auf hohe Temperaturen erfordert spezielle Behandlung, um eine Feuchtigkeitsausgasung und der zugehörigen Abblätterung des Epoxyglas-Druckplattenmaterials zu verhindern.

Außerdem kann die Wellenlötung zu vielen fehlerhaften oder ungleichförmigen Verbindungen führen. Um daher die tatsächliche Wirksamkeit der Wellenlötmethode zu messen, muß der Zeit und den Bemühungen Aufmerksamkeit gewidmet werden, die notwendig sind, um die Komponenten an Ort und Stelle zu befestigen, um den Wellenlötprozeß selbst durchzuführen, und um fehlerhafte gelötete Verbindungen zu erkennen und zu reparieren. Die Hauptkategorien der fehlerhaften Verbindungspunkte, die durch Wellenlötung hergestellt wurden, sind die folgenden: unzureichendes oder überschüssiges Lötmittel, Hohlräume, kein Lötmittel, Nadellöcher in der Verbindung, Lötmittelbrücken zwischen den Schaltkreisen, und abgehobene Lötmittelkissen. Diskrete Verbindungslötung ist naturgemäß von Vorteil, da es eine Optimierung der Verfahrensparameter ermöglicht, die für jeden Verbindungspunkt auf der

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Druckplatte notwendig sind, was zu Verbindungen hoher Qualität mit minimalen Defekten führt. Um jedoch diskrete Verbindungslötung ökonomisch machbar zu machen, im Vergleich zur Wellenlötung, müssen bestimmte Probleme beseitigt werden, dies gilt insbesondere dort, wo die zur Erhitzung des Verbindungspunktes erforderliche thermische Energie durch die Lötspitze oder Lötprobe, wie beispielsweise durch einen Lötkolben, zugeleitet wird. Beispielsweise sollte der Querschnitt der Probe vorzugsweise ungefähr die gleiche Größe haben, wie der Durchmesser des Lötmittelkissens, um so die angewendete Hitze auf ausschließlich den Zielpunktdurchmesser (typischerweise 1,3 mm) zu begrenzen. Diese kleine Größe legt praktische Grenzen hinsichtlich der Rate fest, mit der thermische Energie zu dem Verbindungspunkt durch Wärmeleitung übertragen werden kann. Dies erzeugt wiederum, insbesondere bei Verbindungen mit großen Wärmesenken (beispielsweise Sammelleitungsebenen) eine erhebliche Zeitverzögerung, wenn die thermische Energie, die in einer leerlaufenden Probe gespeichert ist, anfänglich in den Verbindungspunkt mit einer höheren Rate eingezogen wird, als sie von der entfernten Leistungsquelle (Wärmequelle) nachgeliefert werden kann. Diese Zeit-Temperatur-Beziehung führt zu einer unkontrollierten und unnötigen Erhitzung des umgebenden Druckplattenlaminats und der zugehörigen Komponenten. Außerdem sollte für die Einzelpunktlötung das Probenmaterial einerseits einen guten thermischen Leiter darstellen, wie beispielsweise die meisten Metalle, auf der anderen Seite sollte das Material nicht korrodieren oder sich in irgendeiner Weise verschlechtern, die einen negativen Einfluß auf die Wärmeleitung zum Verbindungspunkt hat. Die Aufrechterhaltung eines konstanten und damit vorhersagbaren Wärmeleitungsfaktors erscheint daher eine Voraussetzung für einen automatisierten, auf

diskrete Punkte sich richtenden Lötprozeß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät und ein Verfahren zur Einzelleitung von Bauteilen zu schaffen, die die obigen Nachteile nicht aufweisen. Das Verfahren soll insbesondere die Nachteile beseitigen, die bei der Einzelpunktlötung auftreten, wenn sie mit einem Lötkolben durchgeführt wird.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß ein Laserstrahl als Energiequelle für auf der Oberfläche montierte Bauteile verwendet wird, wobei das Lötmaterial der Seite der Druckplatte zugeführt werden muß, die den montierten Bauelementen gegenüberliegt. Das bedeutet, daß ein Gerät zu schaffen ist, um diskret gelötete Verbindungspunkte in einer Druckplatte mit Durchgangslöchern automatisch herzustellen, wobei die Nachteile der Wellenlötung vermieden werden.

Die Lösung der Aufgabe besteht insbesondere in einem Gerät zur automatischen Einlötung von leitenden Drähten elektronischer Bauteile in plattierte Löcher einer gedruckten Schaltungskarte mit einem Stützglied, das eine vertikal sich erstreckende zylindrische Bohrung besitzt, die darin gebildet ist, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß eine erste Einrichtung so ausgebildet ist, daß sie die gedruckte Schaltplatte im Abstand zu und oberhalb des stützenden Gliedes in vorbestimmten, aufeinanderfolgenden Positionen gehalten wird, so daß die Achse zu jeder der plattierten Löcher aufeinanderfolgend im wesentlichen parallel zu der Achse der vertikalen Bohrung ausgerichtet werden kann, wobei eine Tiegeleinrichtung eine Kammer aufweist, um eine bestimmte Menge von Lötmitteln zu erhalten, wobei die Tiegeleinrichtung in der vertikalen Bohrung gleitend

montiert ist, durch zweite Einrichtungen in Verbindung mit den Tiegeleinrichtungen in der Bohrung, angepaßt, um eine Kraft anzuwenden, die ausreicht, um die Tiegeleinrichtung in der Bohrung nach oben zur Lötposition unterhalb der gedruckten Schaltplatte anzuheben, durch eine dritte Einrichtung, die so aufgebaut ist, daß sie einen Energiestrahl entlang der Achse der zylindrischen Bohrung aussendet, um das Lötmittel der Tiegelanordnungskammer zu solchen Zeiten zu schmelzen, zu denen sich die Tiegelanordnung in der ausgewählten Position befindet, durch vierte Einrichtungen, die so ausgeführt sind, daß sie die angewendete Anhebekraft lösen, um so die Tiegelanordnung zu veranlassen, in der Bohrung abwärts zu gleiten bis zu einer vorbestimmten Position, nachfolgend zu jeder Anwendung von geschmolzenem Lötmittel, durch fünfte Einrichtungen, die so vorgesehen sind, daß sie ein festes Stück von Lötmaterial in der Tiegelanordnungskammer zu solchen Zeiten ablegt, in denen die Tiegeleinrichtung sich in einer vorbestimmten Position befindet, und durch sechste Einrichtungen, die vorgesehen sind, um die relative Position des Stützgliedes und der gedruckten Schaltplatte, die von der ersten Einrichtung gehalten wird, zu solchen Zeiten zu verändern, zu denen die Tiegeleinrichtung sich in einer vorbestimmten Position befindet, um eine andere plattierte Bohrung der gedruckten Schaltungskarte in Ausrichtung mit der Tiegelanordnungskammer anzuordnen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es zeigt

Fig. 1 in einer Draufsicht das Gerät gemäß der

Erfindung;
Fig. 2 in einer Vorderansicht das Gerät der Fig. 1;

Fig. 3 in einer Seitenansicht das Gerät der Figuren 1 und 2, insbesondere im Schnitt und schematisch eine Druckschaltplatte in Lötstellung zeigend;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 in Blickrichtung der Pfeile;

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht des Tiegels und des Kolbens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine vergrößerte Draufsicht auf den Tiegel und den Kolben, gemäß den Pfeilen auf Linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 7A, 7B, 7 C und 7D

vergrößerte Teilansichten eines Tiegels, der das Lötmittel hält, in verschiedenen Positionen während der Herstellung einer Lötverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei auch die Anwendung des Lasers und der Infrarotenergie gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;

Fig. 8A, 8B und 8C

eine Erläuterung des Betriebs der Scherung und des Transports des Lötmittels gemäß der vorliegenden Erfindung;

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Fig. 9 eine schematische Blockdiagrammdarsteilung der Steueranordnung eines automatischen Einzellötverfahrens und -systems gemäß der vorliegenden Erfindung.

Das Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung, das angepaßt ist zur Verwendung bei einer robotergesteuerten Schaltplattenanordnungs- und Teststation, umfaßt ein gesteuertes, diskrete Verbindungspunkte betreffendes Lötverfahren, bei dem die Lötprozeßvariablen präzise kontrolliert werden, um gleichförmige, nur minimale Defekte aufweisende Lötpunkte zu schaffen. Bei der Ausführung des Prozesses wird ein computergesteuertes Gerät verwendet, das das Lötmittel, vorzugsweise mit dem Flußmittel in einem hohlen Kern, zuführt und eine bestimmte Länge eines solchen Lötmittels abschneidet. Ein meterweises Lötmittel wird gehalten, während es durch leichten Luftdruck radial in eine Bohrung eingeführt wird, das das Lötmittelstück enthält und in den Tiegel ablegt, mit Hilfe eines leichten Luftdruckes, der oberhalb der das Lötstück tragenden Bohrung eingeführt wird.

Der Tiegel wird von einem freien Kolben nach oben getragen, in Richtung auf die Unterseite eines mit einer plattierten Durchgangsbohrung versehenen Druckplatte, von welcher Durchgangsbohrung ein kurzes Stück eines Komponentenzuführdrahtes vorstehen mag. Der Zuführdraht, das plattierte Durchgangsloch und das Lötfüllmetall bilden den gelöteten Verbindungspunkt. Der Boden des Tiegels, der das abgemessene Lötstück trägt, ist aus einem Strahlungsabsorbierenden Material hergestellt, das Lichtenergie, das auf es fokussiert ist, in thermische Energie umwandeln, um so das Lötmittel in einen geschmolzenen Zustand zu erhitzen, um es am Ver-

bindungspunkt anzubringen. Umgekehrt kommt das geschmolzene Lötmittel mit dem vorspringenden Draht und dem plattierten Loch in Kontakt, um den Draht und die Durchgangsbohrungsplattierung zu erhitzen, so daß das geschmolzene Lötmittel durch Kapillarwirkung von dem Tiegel in das Loch hineingezogen wird. Nachdem das Lötmittel sich an Ort und Stelle befindet, werden der Tiegel und die Druckplatte wieder relativ zueinander in eine neue Position gebracht, um einen anderen Verbindungspunkt zu löten.

Die thermische Energie, die vorzugsweise durch den Laserstrahl erzeugt wird, insbesondere für die Anwendung dort, wo Umgebungswärme vermieden werden muß, wird auf das strahlungsabsorbierende Material eines Tiegels aufgebracht, das die Wärme zu dem Lötmittel in dem Tiegel weiterleitet, dann von dem Lötmittel zu dem Komponentenzuführdraht. Thermische Energie, wie beispielsweise infrarote Strahlung, kann auch direkt auf das Gebiet aufgebracht werden, das die plattierte Bohrung umgibt, um eine lokalisierte Vorheizung zu erhalten, um so eine schnellere Lötung eines jeden Lötpunktes zu liefern.

Die äußere Basis des Tiegels, auf die der thermische Energiestrahl aufgebracht wird, besitzt ein Oberflächengebiet, das im wesentlichen größer ist als die innere Basis des Tiegels, um eine größere Reaktionsfähigkeit auf Strahlenergieänderungen zu erhalten, und schnellere Temperaturanstiegszeiten durch Verteilung der Laserstrahlenergie über eine größere Fläche. Der Tiegel ist an seiner Basis mit einem zylindrischen kolbenartigen Glied verbunden, der gleitend in einem vertikalen Zylinder montiert ist. Der Tiegel und das zylindrische Glied bilden einen freien Kolben, der unter

Flüssigkeitsdruck zu der Lötposition vorgetrieben wird. Die Verwendung des freien Kolbens stellt die richtige Positionierung des geschmolzenen Lötmittels für die diskrete Bildung eines jeden gelöteten Verbindungspunktes sicher.

Bei dem dargestellten Verfahren und bei dem dargestellten Gerät wird das Lötmittel für jeweils einen Lötpunkt zur Zeit abgemessen und erhitzt. Die Quelle der thermischen Energie ist programmiert, um eine Temperatursteuerung während des sich wiederholenden Verfahrens des Abmessens, Schmelzens und Anbringens des Lötmittels zu erhalten. In einer Anwendung der vorliegenden Erfindung werden die Laserstrahlparameter durch Computer-software gesteuert, um die Leistung, die Impulslänge oder den ununterbrochenen Strahl, der für die jeweilige Anwendung erforderlich ist, zu steuern. Die Achse des Energiebündels ist im wesentlichen koinzident mit der Achse der Bewegung des Kolbens. Der Tiegel ist vorzugsweise aus irgendeinem geeigneten graphitischen Material hergestellt, das eine relativ schnelle Wärmeübertragungsrate besitzt und das ein gutes Strahlungsabsorptionsmaterxal für infrarote Energie darstellt. Wenn beispielsweise ein CO2~Laser verwendet wird, ist es besonders wünschenswert, Graphit oder Siliziumkarbid zu verwenden, da diese Materialien nicht mit dem Lötmittel oder dem Flußmittel reagieren, nicht benetzt werden und nicht unterhalb einer Temperatur von 750⁰F oxydieren. Sie haben auch die notwendige hohe thermische Leitfähigkeit, um Gleichförmigkeit bei den gelöteten Punkten zu liefern.

Mit Bezug auf die Figuren 1 bis 4 ist ein Lötgerät dargestellt, bestehend aus einem im wesentlichen C-förmigen Stützrahmen 11 von rechteckigem Querschnitt

mit einem oberen oder Deckelteil 12, befestigt an einem Rücken- oder Vertikalteil 13, mittels Schrauben 14. Der Rückenteil 13 wiederum ist mit einem Basisteil 15 mit Hilfe von Schrauben wie bei 16 befestigt. Die Basis 15 kann an einer Arbeitsfläche (nicht dargestellt) gehalten oder befestigt werden, um aufrechtzustehen, wie in den Zeichnungen dargestellt.

Befestigt an dem Basisteil 15 angrenzend zu einem Ende davon mittels Schrauben 17 ist eine Lötmittelanbringanordnung 18, die abgemessenes Lötmittel schmilzt, überträgt und zu der Unterseite der Druckplatte 20 (siehe Fig. 3) aufbringt. Befestigt an dem Rückenteil 13 des Rahmens 11 ist eine Lötmittelzuführanordnung 21, die mit Flußmittel im Kern versehenen Lötdraht 22 einem Abscher- und Transportmechanismus 2 3 zuführt, der an dem oberen Rahmenteil 12 mit Hilfe von Schrauben 24 befestigt ist. Das Lötmittel 22 wird von einer Spule 25 zugeführt, die an dem rückwärtigen Rahmenteil 13 drehbar befestigt ist.

Die Lötmittelzuführanordnung 21 besteht aus einem Schrittmotor 26, der über eine Welle 28 einen mit einer gezahnten Kante versehenen Riemen antreibt. Der Motor 26 wird von einer Platte 3 0 gehalten, durch den seine Welle 28 (Fig. 4) sich erstreckt. Ein Paar von im Abstand angeordneten Armen 31 ist an einem Ende mit der Platte 30 über einen Stift 32 drehbar angebracht; das andere Ende des Arms 31 stützt drehbar dazwischen eine Leerlaufrolle 3 3 auf einer Welle 34. Das Lötmittel 22 auf der Spule 25 wird über ein Rohr geführt, das sich durch ein an der Platte 3 0 befestigtes Glied 36 dann zwischen den Riemen 27 und 33 erstreckt. Die Arme 31 sind um den Stift 32 durch eine Feder 3 7 derart drehbar vorgespannt, daß der Riemen 3 3 das Lötmittel an der

Peripherie des Riemens 27 in Eingriff nimmt. Das Lötmittel 22 paßt in die Nut des Riemens 33 und wird durch Zähnungen an der Peripherie des Riemens 27 ergriffen, um der Steuerung durch den Schrittmotor 26 zugeführt zu werden. Das Lötmittel 22 wird durch ein zweites Rohr 38 geführt und über eine Bohrung 40 in dem oberen Rahmenglied 12 zugeführt, um durch eine Schereinrichtung der Anordnung 2 3 in Eingriff genommen zu werden.

Die Scherungsanordnung 2 3 besteht aus der Scherung 41, die zwischen den im Abstand angeordneten Führungen 42 in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Gliedes 12 gleitend montiert ist. Das Lötmittelstück wird von der Bohrung 40 in die Bohrung 43 weitergeführt. Oberhalb der Bohrung 43 in der Scherung ist ein Abdeckglied 44, das das abgemessene Lötmittelstück daran hindert, die Bohrung 43 während des ersten Teils seines Bewegungsweges zu verlassen.

Nachdem das Lötmittelstück abgeschert ist, wird in der Bohrung 43 des Gliedes 41 mittels Rohr 45 ein leichter Gasdruck erzeugt, um das Lötmittelstück zu veranlassen, in der Bohrung aufzusteigen, während es in Ausrichtung mit dem Tiegel 5 0 positioniert wird. Ebenso wird oberhalb des Lötmittelstückes in der Bohrung 43 über Rohr 46 ein leichter Gasdruck erzeugt, um das Verschieben des Lötmittels von der Bohrung 43 zu unterstützen, wenn es sich in Ausrichtung mit dem Tiegel 50 befindet. Ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder 51 ist an dem oberen Rahmenteil 12 mit Hilfe von Schrauben 52 befestigt und besitzt eine Kolbenstange 53, die mit dem gleitenden Scherungsglied 41 über ein Verbindungsglied 55 verbunden ist, um das Scherungsglied 41 in die Scherungsposition hinein und aus dieser heraus

zu bewegen.

Die Lötmittelschmelz- und Aufbringanordnung 18 besteht aus einem metallischen Stück 60, das im wesentlichen eine rechteckige Konfiguration haben mag. Der untere Teil des Stückes 60, der an dem Basisglied 15 des Rahmens 11 mit Hilfe von Schrauben 17 (siehe Fig. 2) befestigt ist, besitzt einen Schlitz 61, der mit einem Schlitz 62 in der Basis 15 paßt, um eine rechteckige Öffnung zu bilden, deren Achse parallel zum Basisglied liegt (siehe Fig. 3). In Verbindung mit dem Schlitz 61 an dessen oberen Wand ist eine Bohrung 63, ein Zwischenteil 64 von geringerem Durchmesser und ein oberer Teil 65 von kleinstem Durchmesser. Der untere Teil 63 der Bohrung enthält einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder 66, der ein kolbengetragenes Glied 6 7 besitzt, welches eine Kugel 68 in Eingriff nimmt, um das untere Ende des oberen Teils 65 der Bohrung abdichtend zu schließen und zu öffnen. Die Kugel 68 wird durch das Glied 6 7 gezwungen, eine O-Ringdichtung 69 in Eingriff zu nehmen, um den oberen Teil 65 abzudichten. Die Bohrung, die das Teil 63, 6 4 und 65 umfaßt, besitzt einen vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt. Der Zylinder 66 erstreckt sich in den Schlitz 61, um ein Rohr 71 zum Einführen von Fluid aufzunehmen, um Druck zur Betätigung des Kugelventils 68 aufzubringen.

In dem oberen Teil des Stückes 60 ist eine zylindrische Bohrung 72 gebildet, die einen Teil von reduziertem Durchmesser besitzt, um eine Schulter 73 zu bilden. Der obere Teil der Bohrung 72 steht in Verbindung mit der äußeren Oberfläche des Stückes 60 und besitzt eine vertikale Achse, die sich im wesentlichen senkrecht zu dem Weg des Schergliedes 42 erstreckt. Das untere Ende der Bohrung 72 steht in Verbindung mit einer zylin-

drischen Öffnung 74, die eine Achse besitzt, welche sich senkrecht zur Achse der Öffnung 72 erstreckt. Die Öffnung 74 besitzt eine Schulter 75, um eine Linse 76 zu halten, die die Öffnung mittels eines O-Ringes 79 abdichtet. Das äußere Ende der Öffnung 74 ist mit einem Gewinde versehen, um einen mit Gewinde versehenen ringförmigen Ring oder Stopfen 80 aufzunehmen, um Linse 76 in Stellung zu halten. Das Stück 60 besitzt auch eine Öffnung, deren Achse die Öffnung 72 und die Öffnung 74 in einem Winkel von 45° zur Achse der Öffnung 72 und der Öffnung 74 schneidet. Ein Ablenkspiegel 61 paßt an der Verbindung von 72 und 74 und ist darin mit Hilfe eines mit Gewinde versehenen Stopfens 82, der einen O-Ring in Eingriff nimmt, darin abgedichtet. Die Stirnfläche des Spiegels 81 ist in einem solchen Winkel angeordnet, daß ein Energiebündel, das die Öffnung 74 durch die Linse 76 betritt, abgelenkt wird, um mit der Achse der Öffnung 72 koinzident zu sein, und von da durch eine sich verjüngende Bohrung 85 einer Hülse 86 hindurchzulaufen, die in die Öffnung 72 paßt. Das untere Ende der Hülse 86 ruht gegen die Schulter 73. Das obere Ende der Öffnung 72 besitzt eine Umhüllung 87, die eine untere Kante besitzt, welche in eine ringförmige Nut am oberen Ende der Hülse 86 paßt.

Ein zylindrischer Kolben 90, vorzugsweise aus Graphit, paßt gleitend in die Auskleidung 87 im oberen Ende der zylindrischen Öffnung 72. Die Hülse 86 besitzt ein Tor 91, das an einem Ende mit der oberen Oberfläche 92 der Hülse 86 in Verbindung steht und von der Achse der zentralen Öffnung 85 der Hülse 86 versetzt und radial im Abstand steht. Die Öffnung 91 ist an ihrem anderen Ende offen mit der peripheren Oberfläche der Büchse 86 durch eine Öffnung 93 in dem metallischen Stück 60 hindurchgesteckt, so daß Fluiddruck unterhalb des Kolbens 90

mittels eines Rohrs 9 4 eingeführt werden kann, um den Tiegel 5 0 in seine entsprechenden Betriebspositxonen anzuheben, wie im folgenden noch beschrieben wird.

Mit Bezug auf die Figuren 5, 6 und 7 ist zu sagen, daß der Kolben 9 0 im wesentlichen hohl ist und aus einem unteren rohrförmigen Kragenteil 101 besteht, vorzugsweise aus Graphit hergestellt, und einen Zwischenteil 102 besitzt, der an dem Kragen 101 angebunden ist. Der Kolben besitzt eine zentrale Öffnung 105, die durch einen Teil ihrer Länge hindurch zylindrisch ist und an ihrem oberen Teil 104 kegelstumpfartig ist. Der obere kleinere Durchmesserteil der Öffnung 105 des Gliedes ist mit Gewinde versehenen, um den Tiegel 5 0 aufzunehmen, der den oberen Teil des Kolbens 9 0 bildet. Der Tiegel 5 0 umfaßt eine Kammer 106, die von einer Tiefe und einem Durchmesser ist, um eine ausreichende Menge von Lötmittel für eine einzelne Verbindung aufzunehmen, und ist im Inneren leicht konisch. Die Tiefe der Tiegelkammer 61 reicht auch aus, um einen typischen vorspringenden Anschlußdraht des montierten Bauteils, das in seiner Lange variieren mag, aufzunehmen. Der Tiegel 5 0 besitzt einen Basisteil 107, mit einem äußeren Durchmesser, der im wesentlichen größer ist als der innere Durchmesser der Tiegelkammer 106. Die vergrößerte Fläche der Basis 107 umfaßt die Strahlungsabsorbierende Oberfläche 108, auf der der Laserenergiestrahl auftrifft.

Der Zwischenteil 102 des Zylinders 90 ist ein thermischer Isolator. Ein zufriedenstellendes Beispiel ist eine Glaskeramik, die maschinell bearbeitbar ist und weithin bekannt ist unter dem Handelsnamen MACOR, hergestellt von der Corning Glass Company von Corning, New York. Der Tiegel 5 0 und der Kragenteil 101 sind vorzugsweise aus Graphit hergestellt. Der Teil 102 wirkt

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als Übergangsstück, das mechanisch an dem Kragen 101 und dem Tiegel 5 0 2ur thermischen Isolation des Tiegels 5 0 angebracht ist. Die thermischen Expansionskoeffizienten von dem Glas und dem Graphit sind ausreichend angepaßt für isothermische Expansion, so daß das Durchmesser-Spiel zwischen der Hülse 87, die vorzugsweise aus Pyrex besteht, und dem Graphitkragen 101 über einen weiteren Bereich von Betriebstemperaturen aufrechterhalten wird. Der Graphitkragen 101 besitzt eine Passage 109 für das Entlüften von Stickstoffgas, um den Druck unterhalb des Tiegels 5 0 zu entlasten und den Kolben 40 daran zu hindern, jenseits einer vorbestimmten Grenze vorgetrieben zu werden, wenn der Kolben von einer gedruckten Schaltungskarte in der Lötposition nicht behindert wird.

In den Figuren 7A bis 7D ist die tatsächliche Anwendung des Lötmittels erläutert. In Fig. 7A ist ein Lötmittelstück 22 ' in einer Tiegelkammer 106 angeordnet, und wenn gewünscht kann die Unterseite der Druckplatte durch infrarote Energie vorgeheizt werden, wie durch den Pfeil 111 erläutert ist, während der Tiegel 5 0 in Richtung auf die Druckplatte 2 0 sich bewegt, wie in Fig. 7B dargestellt. Die durch einen Laserstrahl 112 erläuterte Energie wird auf die Unterseite der strahlungsabsorbierenden Oberfläche 108 des Tiegels 50 aufgebracht, was das Lötmittel veranlaßt, eine geschmolzene Kugel 115 in der Kammer 106 zu bilden, wie in Fig. 7C dargestellt. Während der Kolben 70 weiter angehoben wird, wird der vorspringende Komponentendraht 114 der Druckplatte 2 0 in den geschmolzenen Lötmitteltropfen eingetaucht. Dieses Eintauchen verursacht eine Wärmeübertragung von dem geschmolzenen Lötmittel 115 zu dem Draht 114 und der metallischen Plattierung und metallischen Auflagen der Durchgangsbohrung 116. Nachdem der Draht 114 und die plattierte Durchgangsbohrung 116

die richtige Temperatur erreicht haben, wird die Kugel aus Lötmittel 115 dann zwischen den vorspringenden Draht 114 und der plattierten Bohrung 116 mittels Kapillaranziehung aufgezogen, wie in Fig. 7D dargestellt, um den gelöteten Verbindungspunkt zu bilden. In der praktischen Ausführung läuft das Lötmittel 115 durch das plattierte Loch 116 der Druckplatte und bildet eine kegelstumpfförmige Lötmittelform an der Oberseite der Druckplatte, und eine ähnliche kegelstumpfförmige Form am Boden oder an der Unterseite. Nachdem die Verbindung vollständig ist, wird der Tiegel 5 0 zurückgezogen und wandert abwärts in umgekehrter Richtung von der vorher beschriebenen Richtung, bis er die Ausgangsposition erreicht hat, die in Fig. 7A gezeigt ist. Der Laser wird dann abgeschaltet und eine programmierte Wartezeit wird eingegeben, um der Lötmittelkehle die Verfestigung zu ermöglichen (siehe Fig. 7D).

Wie bereits erwähnt wurde, kann ein Infrarotstrahl 111 auf die Unterseite der Druckplatte 20 an jeder Verbindungsstelle aufgebracht werden, kurz bevor der Lötzyklus stattfindet, um so die Lötzykluszeit möglichst klein zu machen. Beim praktischen Ablauf des gesamten Lötzyklus vom Schneiden und Zuführen des Lötmittels für eine Verbindungsstelle bis zum Schneiden und Zuführen des Lötmittels für die nächste Verbindungsstelle werden etwa 4 Sekunden verbraucht. Die Verwendung der hilfsweisen Infrarotstrahlung 111 verkürzt jeden Zyklus um ungefähr 1 1/2 Sekunden.

Ein genaueres Verständnis der Erfindung kann anhand der Beschreibung des Betriebs der Einrichtung in Verbindung mit Fig. 8 und 9 zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Figuren gewonnen werden. In Fig. 4 wird der

mit Flußmittelkern versehene Lötmitteldraht 22 auf der Spule 25 zwischen dem Getriebe 2 7 und der Druckrolle 33 vorgerückt, um eine genaue Menge von Lötmittel zu veranlassen, über die Oberseite des Gliedes 12 in die Bohrung 43 sich zu erstrecken, um durch das Scherungsglied 42 abgestützt zu werden, welches durch den doppeltwirkenden hydraulischen oder pneumatischen Betätiger 51 betrieben wird. In der zurückgezogenen Position, wie in Fig. 8A dargestellt, befindet sich die Kolbenstange 53 in ihrer extremen linkshändigen Position, wie in Fig. 3 dargestellt, und das Scherungsloch 43 ist konzentrisch ausgerichtet zu dem Zuführloch 40. Anfänglich treibt, gemäß der einen Ausführungsform, der Schrittmotor 26 das Lötmittel in die Bohrung 43 um jeweils 0,08 mm für jede programmierte Zahl von Aktivierungsimpulsen und hält dann an. Dann schert das Scherungsglied 42 das Lötmittel 22' von 22 und bewegt es in die Scherungsbohrung 43 (siehe Fig. 8B) über dem oberen Glied 12 in einer mechanischen Bewegung zu einem Punkt, der zentral über dem Tiegelglied 106 des Tiegels 50 liegt, wie in Fig. 8C dargestellt. Um das Lötmittel 22' in der Scherungsbohrung 43 zu halten, bis es zu einem vollen Stop gekommen ist und mit dem Tiegel 50 ausgerichtet ist, fließt ein Strom von Luft niedrigen Druckes in die Scherbohrung 43 durch einen radialen Einlaß 43', der in der Seitenwand der Scherbohrung angeordnet ist, und an der ein kleiner flexibler Schlauch angebracht ist, der mit einer Luftversorgung über ein Rohr 45 (Fig. 8B) in Verbindung steht.

Wenn die Scherung 42 das Stück des Lötmittels abschneidet, wird das Stück des Lötmittels 22' in der Bohrung 43 durch den leichten positiven Druck der Luft gehalten. Der Luftstrom wird nach oben und nach unten in dem Scherungsloch gerichtet, und die Anwesenheit des

Stopfens 22' in der Bohrung 43 wirkt dahingehend, die entgegengesetzten Ströme zu modifizieren und zu drosseln. Unter Anwendung von Bernoulli's Gesetz bezüglich der Energiebeziehungen zwischen internen Fluiddrücken und Strömungsgeschwindigkeiten erzeugen entgegengesetzte Kräfte auf jedem Ende des Lötmittels 22·, die umgekehrt proportional zu der Luftstromgeschwindigkeit sind. Wenn das Stück 22' auf dem Strom von Luft zentriert ist, der durch den Einlaß 43 eintritt, sind die beiden entgegengesetzten Luftströme gleich, und die Kräfte auf das Stück heben sich gegenseitig auf. Aufgrund der Schwerkraft, die auf das Stück 22' einwirkt, neigt es dazu, aus dem Loch 43 herauszufallen. Während jedoch das Stück sich nach unten bewegt, bewirkt die Drosselwirkung des Stückes ein Ungleichgewicht in den Luftströmen, wobei ein größerer Teil nach oben strömt. Ein Gleichgewichtspunkt wird erreicht, wo das Druck-Kraft-Differential, das von dem Stück nach oben ausgeübt wird, die Abwärtskraft der Schwerkraft aufhebt, und das Stück schwebt in der Bohrung 43. Anfänglich, oder bevor die Bohrung 43 das Glied 12 freigibt, entlüftet Luft, die die Bohrung 43 durch den Einlaß 43' betritt, vollständig an der Oberseite der Bohrung 43. Um sicherzustellen, daß das in der Scherungsbohrung 43 befindliche Lötmittel unter dem Druck der Luft die Bohrung 43 nicht verläßt, kann das Glied 44 an der Scherung 42 angebracht werden, um die Scherungsbohrung 43 abzudecken, jedoch nicht abzudichten. Wenn Scherungsbohrung 43 mit der Kammer 106 des Tiegels 5 0 ausgerichtet ist, wird das Stickstoffentlüftungsventil 68 geschlossen, wodurch der Stickstoffdruck veranlaßt wird, anzusteigen und den Kolben 90 zu veranlassen, zum Kontakt mit einem kleinen Stiftanschlag 140 anzusteigen, der von der Unterseite der erstreckten Scherung 140 vorspringt. Dies hindert den Tiegel 5 0 daran, die

Scherungsbohrung 43 tatsächlich zu berühren, wodurch eine zuverlässige Übertragung des Lötmittelstückes zur Kammer 106 des Tiegels 50 sichergestellt wird. Der Luftdruck in dem Rohr 45 wird "abgeschaltet" :(Fig. 8C) und das Stück Lötmittel fällt durch die Schwerkraft in die Kammer 106. Ein kurzer Impuls von Luft kann in die Oberseite der Scherungsbohrung 43 mittels des Rohrs 46 eingeführt werden, um das Lötmit'telstück zu lösen, falls es haften bleiben sollte.

Nachdem das Stück zum Tiegel 5 0 übertragen wurde, wird das Ventil 68 geöffnet, wodurch der Stickstoff durch das Tor 65' entlüftet wird und dem Kolben 90 ermöglicht wird, zu seiner Ausgangsposition zurückzukehren. Das Scherungsglied 42 wird dann zu seiner extremen linkshändigen Position zurückgezogen, wie in Fig. 3 zu erkennen, wodurch der Weg freigegeben wird, so daß der Kolben 9 0 ohne Behinderung nach oben sich bewegen kann. Eine Fühleinrichtung (nicht dargestellt) kann benutzt werden, um zu fühlen, daß der Kolben 9 0 sich in der richtigen Stellung befindet und aus dem Bewegungsweg der Scherung 42 heraus ist, um das nächste Stück Lötmittel aufzunehmen.

Der Laser kann nun mit der Erhitzung des Tiegels 50 beginnen, und wiederum das Ventil 58 schließen, um den Kolben 90 zu veranlassen, den Tiegel zu der plattierten Bohrung 116 der Druckplatte anzuheben. Der Laserleistungspegel und die Zeitsteuerung des Kolbenanstieges ist derart koordiniert, daß das Lötmittelstück sich oberhalb der Schmelztemperatur befindet, wenn das Lötmittel den vorspringenden Draht 114 berührt. Die Laserenergie kann entweder programmierbar angepaßt werden, um Hitze-Senkeneffekte an der Verbindungsstelle zu kompensieren, oder eine Temperatur messende ge-

schlossene Regelschleife für die Laserenergie kann benutzt werden, um optimale Bedingungen zu erreichen. Derartige Bedingungen würden ein schnelles Ansteigen der Temperatur bis zur maximal tolerierbaren Temperatur in dem Tiegel umfassen, wobei die Laserenergie in der Echtzeit so variiert wird, daß diese Temperatur während des Anlegens des Lötmittels aufrechterhalten wird.

Oberhalb eines Temperaturschwellwertes von 750° F (399°C) reagiert Graphit chemisch mit dem Sauerstoff der Luft. Aus diesem Grunde wird Stickstoffgas fortlaufend mit Hilfe des Rohrs 94 zugeführt, um Luft von der Kammer auszuschließen, und auf diese Weise wird der nachteilige Effekt von Sauerstoff auf die heiße strahlungabsorbierende Oberfläche verhindert, wenn die Oberfläche durch den Laserstrahl beleuchtet wird. Der geregelte Stickstoffdruck liefert die Kraft zum Anheben des Kolbens und des Tiegels, der das Lötmittel in der lötenden Position hält, wenn das Ventil 68 geschlossen ist. Zu einer anderen Zeit in dem Zyklus wird das Kolbenglied 6 7 freigegeben, um dem Druck zu ermöglichen, durch die Passage 65 und dessen Auslaßbohrung 65' sich zu verflüchtigen, wodurch der Kolben 90 veranlaßt wird, zu seiner Tiefstposition in dem Zylinder in Vorbereitung für eine Wiederholung des Prozesses herabzufallen.

Die vertikale Laserstrahlausrichtung mit dem Bewegungsweg des Tiegels ermöglicht dem Laserstrahl, an jedem Punkt der Lötabfolge "ein" .geschaltet zu werden, oder auf einer niedrigeren Leistung "eingelassen zu werden. Wenn gewünscht, kann die Erhitzung vor der Ablagerung des Lötmittelstückes beginnen, um so die Zykluszeit zu reduzieren. Die strahlungabsorbierende Oberfläche, die größer ist als die innere Basisfläche der Tiegelkammer, ermöglicht eine Reduktion der Strahlleistungsdichte

durch Verteilung der Energie über eine größere Fläche. Die Tatsache, daß der Tiegel von einem freien Kolben getragen wird, stellt eine geeignete Lötposition für das geschmolzene Lötmittel sicher, unabhängig von irgendwelchen mechanischen Abweichungen in der vertikalen Position der Druckplatte.

In Verbindung mit der Konfiguration der Kammer 106 des Tiegels 5 0 führt eine derartige Fläche und eine derartige Konfiguration relativ zu dem Volumen des Lötmittels, das für jeden Verbindungspunkt benutzt wird, zu einer Verbindung, die in richtiger Weise auf sowohl der Oberseite wie auch unterhalb der Druckplatte richtig kehlig ausgefüllt ist, ohne daß irgendwelche Reste von Lötmittel in der Kammer 106 zurückbleiben. Es sollte herausgestellt werden, daß die beschriebene Ausführungsform eine Einrichtung darstellt, die man als eine Nicht-Lötmittel-netzende Tiegelausführung bezeichnen kann, die den Vorteil des verhältnismäßig einfachen Aufbaus und der verhältnismäßig einfachen Herstellung hat, wie auch den Vorteil, daß sie durch die Lötmittellegierung, durch das Flußmittel oder durch die Verfahrenstemperatur nicht beeinflußt wird. Die Verwendung eines nicht netzenden Tiegels in Kontakt mit dem Lötmittel macht es wichtig, daß das Lötmittelvolumen, das zur Bildung einer annehmbaren Verbindung erforderlich ist, vorher bestimmt wird, präzise abgemessen und dem Verbindungspunkt derartig zugeführt wird, daß alles gelieferte Lötmittel in der Verbindung verbleibt, wenn der Tiegel 5 0 von der Nähe der Verbindung zurückgezogen wird. Wie bereits früher beschrieben, hebt sich der nicht netzende Tiegel in Richtung auf die Druckplatte bis zu einer Position an, wo das Lötmittel Kontakt mit der Kammer 106 nicht verliert, während diese in die plattierte Bohrung der Druckplatte hinein sich bewegt.

-SLJ-

Somit wird eine vorzeitige Beendigung des Zuführens zu der Verbindung verhindert. Während der Experimentierphase wurde eine lötmittelbenetzte Oberfläche eines nickelplattierten metallischen Tiegels 5 0 verwendet, wobei zwischen 50 und 100 % Überschußlötmittel in Kontakt mit der Verbindung gebracht wurde. Bei dieser Anordnung näherte sich der Tiegel der Druckplatte nicht näher, als bis zu dem Ende des vorspringenden Zuleitungsdrahtes. Wenn der Tiegel von dem Verbindungspunkt zurückgezogen wurde, schnürte sich die Lötmittelsäule, die zwischen dem Druckplattenkissen und dem Tiegel existierte, schnell ein und teilte sich dann. Die Verbindung hielt eingegebenderweise ein Volumen zurück, das ausreichte, um annehmbar zu sein. Jedoch verblieb ein Überschuß an Lötmittel in dem Tiegel und erforderte eine Entfernung vor dem nächsten Zyklus.

Das Material, aus dem der Tiegel hergestellt ist, ist insofern wichtig, als es ausgewählt werden sollte für optimale Wechselwirkung mit der jeweils verwendeten Laserwellenlänge. Die gewünschte unmittelbare Niedrig-Reibung-Anwort des freien Kolbens wurde erreicht durch Anpassung eines kommerziell erhältlichen pneumatischen Bremszylinders für diese Anwendung. Der Bremszylinder wird hergestellt durch Airport Corporation, Norwalk, CT. Er ist zusammengesetzt aus einem Pyrexglaszylinder, an dem sorgfältig angepaßt ein Graphitkolben angebracht ist, der normalerweise eine kleine Kolbenstange trägt. Für die vorliegende Anwendung wurde die Kolbenstange entfernt und die Stirnfläche des Kolbens ausgebohrt, um einen unbehinderten Weg durch die Kolbenzone für den Laserstrahl zu erhalten.

Mit Bezug auf die Begrenzungen, die der Laserstrahlenergie auferlegt werden, sei erwähnt, daß ein anfäng-

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licher Energieeingang von einem Pegel gewünscht wird, um die Temperatur des Tiegel-Lötmaterials auf eine Temperatur von oberhalb 5 00° F (260⁰C) schnell anzuheben. Dann wird die Energie auf einem anderen Pegel zugeführt, um diese Temperatur aufrechtzuerhalten. Für bestimmte Anwendungen kann eine Erhöhung der Eingangsenergie notwendig sein, um thermische Senkeneffekte zu kompensieren, wenn das flüssige Lötmittel in Kontakt mit der Verbindung gebracht wird. Eine Steuerung ist auch notwendig, um den Anstieg der Temperatur innerhalb der Verbindung zu kompensieren, der sich ergibt aus Energieübertragung, während das Lötmittel die Extremität der Verbindung auf der Komponentenseite der Druckplatte näßt. Die maximale Prozeßtemperatur ist begrenzt durch das jeweilige benutzte Flußmittel, und die Rate, mit der der Tiegel auf die Arbeitstemperatur gebracht werden kann, ist begrenzt durch die maximale Strahlleistungsdichte, die das Strahlung absorbierende Material aushalten kann.

In Fig. 9 kontrolliert eine Energieversorgungsquelle 120 den Strom durch den Lasergenerator 95. Die Laserstrahlenergie wird gesteuert durch einen Mikrocomputer 127 in Realzeit mit Hilfe eines binär codierten dezimalen Ausgangstores und eines Digital-Analog-Konverters 123. Ein X-Y-Positionierer 130 steuert die Positionierung der Druckplatte mit Hilfe einer computerisierten numerischen Steuerung, die im allgemeinen mit der Bezugszahl 131 bezeichnet ist. Der Lötmittelvorschub wird erreicht durch einen Schrittmotor und durch ein pneumatisches Ventil-Interface-Modul, das allgemein bei 132 bezeichnet ist, welches gesteuert wird durch den Mikrocomputer 127. Die einzelnen Komponenten des Systems sind alle wohlbekannt, einschließlich der Art und Weise der Steuerung eines Lasers.

Die vorliegende Erfindung liefert somit "jungfräuliches" Lötmittel an jeden Verbindungspunkt, wobei die Menge des Lötmittels und des Flußmittels genau abgemessen sind. Die thermische Energie kann für verschiedene Verbindungspunkte eingestellt werden, um minimale Prozeßzeit mit minimaler Hitzeentwicklung an die die Verbindungsstelle umgebenden Flächen zu liefern.

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Claims

PATENTANWALT D-4000 DÜSSELDORF I ■ SCHADOWPLATZ 9 VNR: 109 126 Düsseldorf, 8. Oktober 1985 Westinghouse Electric Corporation Pittsburgh, Pennsylvania, USA Patentansprüche :

1. Gerät zur automatischen Verlötung von leitenden Drähten (114) von elektronischen Bauelementen in plattierte Bohrungen (116) einer gedruckten Schaltungsplatte (20),

mit einer Stützplatte (11), die eine vertikale zylindrische Bohrung (72) in sich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einrichtung vorgesehen ist, die so ausgeführt ist, daß sie die gedruckte Schaltungstafel (20) im Abstand von und oberhalb des Stützgliedes (11) in vorbestimmten aufeinanderfolgenden Positionen derart hält, daß die Achse eines jeden der plattierten Bohrungen (116) aufeinanderfolgend im wesentlichen parallel ausgerichtet zu der Achse der vertikalen Bohrung (72) sein kann,

daß eine TiegelanOrdnung (50) mit einer Kammer (106) zur Aufnahme einer Menge von Lötmittel (22')

gleitend in der vertikalen Bohrung (72) montiert ist;

daß eine zweite Einrichtung in Verbindung mit der Tiegelanordnung (50) in der Bohrung (72) so ausgeführt ist, daß Kraft ausgeübt werden kann, die ausreicht, um die Tiegelanordnung (50) in der Bohrung (72) in die Lötposition unterhalb der gedruckten Schaltungsplatte (20) anzuheben, daß dritte Einrichtungen so ausgeführt sind, daß ein Strahl von Energie (112) entlang der Achse der zylindrischen Bohrung (72) zum Schmelzen des Lötmittels (22¹) in der Tiegelanordnungskammer (106) zu solchen Zeiten erfolgen kann, zu denen die Tiegelanordnung (50) in einer ausgewählten Position sich befindet;

daß vierte Einrichtungen vorhanden sind, um die angewendete Anhebkraft zu veranlassen, die Tiegelanordnung (50) zu lösen, um diese abwärts in der Bohrung (72) bis zu einer vorbestimmten Position nachfolgend zu jeder Anwendung des geschmolzenen Lötmittels (22') zu bewegen; daß fünfte Einrichtungen vorgesehen sind, um ein festes Stück Lötmittel (22') in der Tiegelanordnungskammer (106) zu solchen Zeiten vorzusehen, zu denen die Tiegelanordnung (50) sich in einer vorbestimmten Position befindet; und daß sechste Anordnungen vorgesehen sind, um die relative Position des Stützgliedes (11) und der gedruckten Schaltungsplatte (20) zu verändern, welche von den ersten Einrichtungen zu solchen Zeiten gehalten wird, zu denen die Tiegelanordnung (50) sich in einer vorbestimmten Position befindet, um eine andere plattierte Bohrung (116) der gedruckten' Leitungsplatte (20) in Ausrichtung mit der Tiegelanordnungskammer (106) anzuordnen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Einrichtungen eine zweite Bohrung in dem Stützglied umfassen, die ausgerichtet ist, um mit einem Ende mit vertikalen Bohrungen und mit ihrem anderen Ende mit einer Quelle für Energie zum Schmelzen des Lötmittels in Verbindung zu stehen, wobei ein Ablenker an dem Verbindungspunkt der ersten und der zweiten Bohrung angeordnet ist, um die Energie axial durch die vertikale Bohrung zu einer Strahlung absorbierenden Oberfläche des Tiegels zu lenken.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiegelanordnung einen hohlen Kolben umfaßt, an den ein Tiegelglied mit einer integralen, strahlungs absorbierenden Oberfläche angeschlossen ist, wobei die strahlungsabsorbierende Oberfläche des Tiegels und der hohle Kolben eine umgekehrte Kammer bilden, durch die der Energiestrahl gerichtet ist, wobei die Energie absorbierende Oberfläche eine größere Querschnittsfläche aufweist, als die Basis der Tiegelkammer zum Halten des Lötmittels.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kolben einen unteren Kragenteil aus graphitischem Material und ein thermisch isolierendes Glied umfaßt, das zwischen dem Tiegel und dem Kragenteil angeordnet ist, um die Übertragung von Wärme zwischen dem Tiegel und dem Kragenteil möglichst klein zu machen.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Einrichtungen eine Hülse umfassen, die in der vertikalen Bohrung fixiert ist, wobei die Hülse eine obere radiale Oberfläche aufweist, die

die Tiegelanordnung an ihrer untersten Position hält, wobei die Hülse eine zentrale Öffnung besitzt, durch die der Energiestrahl gerichtet ist, und eine Bohrung, die radial versetzt oberhalb und von der zentralen Öffnung in Verbindung mit der radialen Oberfläche vorhanden ist, sowie Einrichtungen, die mit der Bohrung an ihrem äußeren Ende zum Zuführen von Fluid unter Druck zu der Tiegelanordnung angeschlossen ist.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vierten Einrichtungen ein Ventil umfassen, das in Offenstellung die Freigabe des Fluiddruckes von unterhalb der Tiegelanordnung bewirkt und im geschlossenen Zustand eine Abdichtung der vertikalen Bohrung des stützenden Gliedes bewirkt, und eine Passage vom Inneren der Tiegelanordnung zu der äußeren Oberfläche, um den Druck von unterhalb der Tiegelanordnung zu solchen Zeiten freizugeben, zu denen der Tiegel eine vorbestimmte obere Position überschreitet.

7. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiegelglied intern konisch zulaufende Wände besitzt, die die Kammer bilden, und daß es aus graphitischem Material hergestellt ist.

8. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch isolierende Glied eine Kegelstumpfkonfiguration besitzt, die an ihrem schmalen oberen Teil mit Gewinde versehen ist, und daß das Tiegelglied mit Gewinde versehen ist, um mit dem Gewindeteil des isolierenden Gliedes zusammenzupassen.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fünfte Einrichtungen vorgesehen sind, die ein stationäres Scherglied umfassen, das in sich eine Bohrung aufweist, um ein Lötmittelstück aufzunehmen, daß ein Scherglied gleitend auf dem stationären Glied montiert ist, das eine Bohrung in sich besitzt, die eine Lötmittellänge zu Zeiten hineinreicht, zu denen das Scherglied sich in der zurückgezogenen Position befindet, wobei das gleitende Glied in Zusammenarbeit mit dem stationären Glied ein Abschneiden eines Stückes von dem Lötmittel bewirkt, das in seine Bohrung zu solchen Zeiten hineinreicht, zu denen das Scherglied von seiner zurückgezogenen Position gleitet, und Einrichtungen zum Aufbringen eines Fluiddruckes gegen das abgeschnittene Stück von Lötmittel, um das Lötmittel gegen die Wand der Bohrung-zu halten, während die Scherung das Lötmittel in Ausrichtung zu der Tiegelanordnung trägt, und Einrichtungen, um das abgeschnittene Stück des Lötmittels aus der Bohrung herauszudrücken bei Lösen des Fluiddruckes.

10. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Liefern des unter Druck stehenden Fluides Einrichtungen zum Liefern von Stickstoffgas umfassen.

11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät weiterhin siebte Einrichtungen umfaßt, die so ausgeführt sind, daß sie eine Vorheizung für die Zuführdrähte und die plattierten Bohrungen vor der Lötung der Drähte anwendet.

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