JPS6268691A - レ−ザビ−ムで溶接する方法 - Google Patents

レ−ザビ−ムで溶接する方法

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JPS6268691A
JPS6268691A JP61219893A JP21989386A JPS6268691A JP S6268691 A JPS6268691 A JP S6268691A JP 61219893 A JP61219893 A JP 61219893A JP 21989386 A JP21989386 A JP 21989386A JP S6268691 A JPS6268691 A JP S6268691A
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JP
Japan
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cover
metal
base layer
laser beam
welding
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JP61219893A
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English (en)
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ロタール・シユペーター
ヘルベルト・プルツサス
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザビームの特殊な用途、即ち金属ベース
層をその上に位置する薄い金属カバとレーザビームを用
いて溶接する方法、即ちレーザビームを用いて強度に反
射するカバーが、レーザビームをより弱く反射する、即
ちレーザビームを明らかに吸収する金属被膜で被覆され
ている際に、例えば電子通信装置、例えば電子電話交換
装置の厚膜回路の電気的及び／又は熱的接続端子を犬１
生産するために、カバーとしての金属帯片をベース層と
しての、セラミック回路基板をカバーする金属箔と溶接
するための、レーザビームを用いて金属ベース層をその
上に位置する薄い金属カバーと溶接する形式の方法に関
する。この場合、カバー自体は例えば導電体又は例えば
熱導出体を形成することができる。
従来の技術 上記形式の方法は、米国特許第４，０２３，００５号明
細書から自体公知である。該明細書には、金属カバーが
銅又は銀又は金から成っており、しかもレーザビームを
強度に反射するカバーが付加的に、しかもカバーの金属
自体がレーザビームを強度に反射する場合でも溶接をレ
ーザビームを用いて低いエネルギー費用で可能にするた
めに、レーザビームを比較的に強度に吸収するニッケル
又はパラジウムから成る金属被膜で被覆されていること
が記載されている。
発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、カバーを、ニッケル又はノくラジウム
よりも容易に施されかつ廉価な、一般に容易に取り扱い
可能てりかつ少なくともそのままで当該の工場で既に大
量に入手される金属から成るような金属被膜で被覆する
ことであつｆこ。更に、本発明のらう１つの課題は、カ
バーとベース層との間の結合強度が付加的なはんだ付け
を行わない場合におけるよりも高くなるように、溶接の
他に付加的に、なお溶接位置から離れｆこ位置でカバー
とベース層とのはんだ付けが達成可能であるように構成
することであった。　問題点を解決するための手段 前記課題は、冒頭に記載した形式の方法において、本発
明により、カバー並びにベース層がはんだ金属で湿潤可
能である場合には、まず少なくともレーザビームを強度
に反射するカバーをはんだ金属から成る金属被膜で被覆
し、かつ次いでレーザビームを用いてカバー層をベース
層と溶接位置で溶接することに上り解決される発明の効
果 従属請求項に記載の付加的な手段により、付加的な効果
を達成することができる。
第２項記載の手段によれば、レーザビーム持に強度に反
射する純粋なＣｕ及び／又はＣｕの高い含有率を有する
合金の溶接が可能であり、かつこのＣｕ含有部分、特に
また溶接位置の一定の腐食保護をはんだ金属被膜を用い
て達成することができる。
第３項に記載の手段によれば、高い信頼性を以て十分に
付着するはんだ付けを溶接位置から離れた位置で得ろこ
とができ、ひいては高い信頼性を以てベース層とカバー
との間の特に高い結合強度を達成することができる。
第４項に記載の手段によれば、ベース層を、自体ではカ
バーと直接的に溶接するためには不適当である基板に対
する溶接のために面以て調製することができる。
第５項に記載の手段によれば、はんだ付は可能な、但し
溶接不能な基板にたいするカバーの固定のために特に少
量の種々異なった材料を利用することができろ。
最後に、本発明によれば、実際に最終製品において本発
明による利点をその製造のために利用することができる
。
実施例 次に、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。
総ての図面は、本発明により製造された製品、即ち電子
通信装置、例えばｌ５ＤＮ−交換装置で使用するために
特定された、セラミック回路基板１の詳細を示す。この
場合、図面には製品はその種々の加工段階で示されてい
る。ベース層３上に溶接されるべきカバー４、即ち線材
４、又は薄板４、又はばね薄板４もしくは同種のものは
、例えば接続端子４及び／又は良好な熱伝導性の熱導出
体４として役立つ。
例えば膜回路２を有するセラミック回路基板は、しばし
ば大型の通信装置のためには密閉ケーシング内に封入さ
れる。この場合の例としては、オプトエレクトロニック
送信及び受信モジュール用のケーシングが挙げられる。
膜回路は例えばケーシング内の分離された素子、例えば
赤外線ダイオードから出発するか又はケーシングを貫通
して案内された接続ピンと電気的に接続されればならな
い。
接続ピンの相応する位置では、このような電気的接続は
確かにしばしばリード線をポンディングするための装置
を用いて行うことができる。しかしなから、接続ピンは
ケーシングの技術的に必要な構造に基づき不都合に回路
基板１の向かい側に位置するか、又は比較的に大きな横
断面を有する、例えばＣｕから成る熱伝導性帯材を回路
基板ｌ又は素子２と接続すべき場合には、線ボンディン
グ法を適用することは不可能であるか又は極めて費用が
かかる。その際には、スリット電極溶接は、常には維持
することのできない一定の萌提条件を必要とする。従っ
て、このような接続は従来はしばしば面倒でも手ではん
だ付けするか又はクランプされる。
本発明は、簡単な形式で、例えば回路素子と接続ビンと
の間の持に強力な電気的並びにまた熱的詰合を僅かなレ
ーザビームエネルギーを用いて行うことができる特に簡
単な操作しやすい方法を提供する。
高い電気的及び熱的伝導性のために、しばしばＣｕ又は
Ｃｕ合金から成る熱伝導性帯材４が使用される。しかし
、これらは今日最も広範囲に流布しているＮ　Ｄ　−Ｗ
　Ａ　Ｇレーザを用いて比較的に円錐にそのベース層と
接続される。更に、該結合強度はたいていの場合不十分
である。
このための理由：よ特に、Ｃｕのその都度の表面特性に
基つき、著しく異なっており、たいていは極めて大きす
ぎる、赤外線範囲内のＣｕの反射にある。
本発明は、とのようにすれば、極めて小さなケーシング
内であっても、ソリッドで製作すべき総ての溶接位置の
、比較的に好ましくない反対側の位置で少ない費用でな
お十分に可能である特別の形式で、例えば電気的又は熱
的目的もために役立つカバー４、例えば熱伝導性帯材４
ヲヘース層３、ひいては例えばセラミック基板１と大量
生産においても溶接することができるかという間層を解
決する。本発明によれば、大きな費用を用いることなく
、狭いケーシング内で任意の距離で離れた位置で総ての
電気的かつ熱的接続を行うことができる。従って、ベー
ス層は図面に示されたチップ３によってだけではなく、
例えば任意のケーシング内の金属接続ピンの位置によっ
て形成されていてもよい。
従って、第１図及び第２図には、本発明による溶接のた
めの例として、セラミツ厚膜回路基板が示されているに
過ぎず、該基板には皮膜状の、例えば数μｍの厚さの接
続端子２及び導線２がノルタスクリン印刷法によって印
刷されておりかつ例えば後で熱処理される熱硬化性導電
性ペーストから成っている。このような接続端子２は、
その上にカバー４が溶接されるベース層としてはしばし
ば使用することができない、それというのもすなわち接
続端子がそのためには部分的に薄すぎ、部分的に敏感す
ぎるからである。
従って、第１図〜第４図に示すように、まず金属箔３を
電気的及び／又は熱的接続端子２／３／４を大量生産す
るために溶接可能なベース層３として配置した。引続き
、今やこのベース層３の上に電気及び／又は熱伝導性の
、第３図及び第４図に示されたカバー４を溶接位置８に
溶接すべきである。そのために、まずはんだ金属５、例
えばＳｎで湿潤可能なカバー４を、レーザビーム７をで
きる限りなお僅かに反射するはんだ金属５、従って例え
ばＳｎで被覆し、その後にカバー４を上記はんだ金属５
で同様に湿潤可能なベース層３とレーザビーム７を用い
て位置８で溶接した。
実験により、このようなレーザビーム溶接結合は、例え
ばＣｕから成る接続すべき両者の部分３．４を前以てそ
れぞれ例えば２〜６μｍの厚さの、例えば電気めっきで
又は浸漬により錫化する（第３図及び第４図のＳｎｎ金
属模膜５び９参照）と、特に高い強度及び均質な品質が
得られることか判明した。錫化したＣｕがら成るベース
層３と錫化したＣ　ｕＣｏＢ　ｅ合金から成るカバー４
との実験溶接では、例えば部分３及び４の錫化を全く行
わないでその他は極めて好ましい条件下での溶接と比較
すると、３０％少ないレーザエネルギー７で約２倍の強
度を達成することができた。本発明による溶接の高めら
れた強度はまた、Ｓｎが溶接の際に溶接位置の回りに環
状に溶融し、ひいては付加的なはんだ結合を生じること
に起因する。低エネルギーで改良された溶接に他に、Ｓ
ｎ表面によりＣｕ表面及びＣｕＣｏＢ　ｅ表面の酸化物
形成に対する良好な保護も行われる。それにより部分３
．４を相応して長期間空気にさらして貯蔵してかつ搬送
することができる。
薄い層厚さにもかかわらずμｍ厚さの層２を有する膜回
路へのレーザ溶接を可能にしかつ部分３．４の熱及び／
又は電気的結合のために本発明により達成可能な前記利
点を利用するために、回路基板ｌは第１図に相応して所
望の位置２で錫めっきされたＣｕ３又はＣｕ合金３がら
成るチップとハイブリッド化、即ちはんだ付けすること
ができ、この場合このＣｕチップ３は例えば厚さ２００
μｍである、従って例えば厚さ０２〜３５μｍ層２より
ら著しく大きな厚さを有する。次に、カバー４、例えば
はんだ付は可能な（Ｓｎ−）の金属波膜５を備えた熱伝
導性帯材４をチップ３の上に載せ、引続き例えば環状の
押さえ付は体もしくは押圧体６でチップ３に圧着しかつ
次いで軸線上に入射するレーザンヨット７によって点状
に、第４図に相応してカバー４が位置８でチップと溶接
されるような強度で加熱する。この際に、カバー４及び
チップ３の錫めっきも相互に熔融しがっ溶接位置８の回
り　・に環状に結合した保護層を形成し、該保護層は溶
接強度をなお一層高める。
溶接位置８が硬化した後に、但し溶融したはんだ金属５
が硬化する前に、押圧体６を持ち上げる、それによりは
んだ金Ｎ５は押圧体６とカバー４の間の接触面でも良好
に流動しかつひいてはカバー４とデツプ３の間の：よん
だ付；すら押圧体６を持ち上げる際にもはや剥離は起こ
らない。
場合によっては、ベース層３をカバー４と溶接する前に
はんだ金属に対して付着性の、基板１の面２にはんだ付
けするが特に有利である、その際にはこの面２自体が例
えばンルクスクリンによって印刷されたはんだペースト
２がら成っていてもよい。このような製造技術は自体で
極めて単一性である、即ち所望の電気及び／又は熱的結
合３／′・Ｉを達成するために、特に僅かな種類の材料
及び特に僅かな種類の技術を必要とするに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は、それぞれベース層としてのチップ
がはんだ付けされたセラミック厚膜回路基板の平面図及
び側面図、第３図及び第・１図は、それぞれ溶接直前と
直後の溶接位置の断面図である。 １・・・基板、２・・・面、３・・・ベース層、４・・
カバ−、５　・金属被膜、６・・・押圧体、７・・レー
ザビーム、８　・溶接位置、９・・・はんだ金属１・一
基板　　　　　　　７・・・レーザビーム２・・・面 ３・・ベース層 ＩＧ１ ＩＧ２

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、レーザビーム（７）を用いて強度に反射するカバー
    （４）が、レーザビーム（７）をより弱く反射する、即
    ちレーザビーム（７）を明らかに吸収する金属被膜（５
    ）で被覆されている際に、例えば電子通信装置、例えば
    電子電話交換装置の厚膜回路の電気的及び／又は熱的接
    続端子を大量生産するために、カバー（４）としての金
    属帯片（４）をベース層（３）としての、セラミック回
    路基板（１）をカバーする金属箔（３）と溶接するため
    の、レーザビーム（７）を用いて金属ベース層（３）を
    その上に位置する薄い金属カバー（４）と溶接する方法
    において、カバー（４）並びにベース層（３）がはんだ
    金属で湿潤可能である場合には、まず少なくともレーザ
    ビーム（７）を強度に反射するカバー（４）をはんだ金
    属（５）から成る金属被膜で被覆し、かつ次いでレーザ
    ビーム（７）を用いてカバー層（４）をベース層（３）
    と溶接位置（８）で溶接することを特徴とする、レーザ
    ビームで溶接する方法。 ２、まず高い割合でＣｕを含有するカバー（４）をはん
    だ金属（５）から成る金属被膜（５）で被覆し、かつ次
    いでレーザビーム（７）を用いてカバー（４）を、高い
    割合でＣｕを含有し、同様にはんだ金属（９）から成る
    金属被膜（９）で被覆されたベース層（３）と溶接位置
    （８）で溶接する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、溶接の際にカバー（５）を押圧体（６）を用いてベ
    ース層に押し付け、かつ押圧体（６）を溶接位置（８）
    の硬化後、但しなおカバー（４）の押圧体に近い金属被
    膜（５）のはんだ金属（５）の硬化前に再びカバー（５
    ）から持ち上げる、特許請求の範囲第１項又は第２項記
    載の方法。 ４、ベース層（３）が、接点スポット（３）として電子
    交換装置のセラミック回路基板（１）上に施されたチッ
    プ（３）を形成する、特許請求の範囲第２項又は第３項
    記載の方法。 ５、ベース層（３）を、カバー層（４）と溶接する前に
    、はんだ金属に対して付着性の基板（１）の面（２）上
    にはんだ付けする、特許請求の範囲第２項から第４項ま
    でのいずれか１項に記載の方法。
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