WO2010112371A1 - Verfahren und anordnung zum stoffschlüssigen verbinden - Google Patents

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WO2010112371A1
WO2010112371A1 PCT/EP2010/053748 EP2010053748W WO2010112371A1 WO 2010112371 A1 WO2010112371 A1 WO 2010112371A1 EP 2010053748 W EP2010053748 W EP 2010053748W WO 2010112371 A1 WO2010112371 A1 WO 2010112371A1
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WO
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component
strip
shaped element
arrangement
roller
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/053748
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Neumann
Ansgar SCHÄFER
Lars-Sören Ott
Original Assignee
Reis Gmbh & Co. Maschinenfabrik
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Filing date
Publication date
Application filed by Reis Gmbh & Co. Maschinenfabrik filed Critical Reis Gmbh & Co. Maschinenfabrik
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    • 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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056—Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • 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
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B23K26/0846—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt for moving elongated workpieces longitudinally, e.g. wire or strip material
    • 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
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/244—Overlap seam welding

Definitions

  • the invention relates to a method for soldering a strip-shaped element, such as tape, of a metallic material containing or containing this or comprising a component made of metallic material or containing this or having.
  • the invention also relates to an arrangement for cohesive bonding by means of soldering a strip-shaped element to a preferably flat component comprising an energy source for the substance-coherent bonding and at least one transport device for transporting the element and / or the component.
  • the laser soldering of z. B. tinned Kupferverscariasbändchen on electronic components belongs to the prior art. Here are selectively or partially solder joints made on the contact surfaces of the device. Alternatively, it is possible to achieve a substance-coherent connection by means of infrared, hot-air, induction, flame or stamp soldering, it being possible for a complete solder joint to be achieved.
  • a laser beam is aligned in an existing between this joining gap.
  • optical lenses can be used to adapt the laser beam to the joint gap (DE-A-38 27
  • Laser assisted plating is known from WO-A-1996/022855.
  • bands are aligned with the surface to each other such that forms a joint gap, which is heated by a laser beam.
  • a laser beam is directed onto a joint gap extending between the belts.
  • a welding device uses a CO 2 laser, the beam of which is aligned with a gusset extending between film strips to be welded. It is also possible to carry out a targeted thermal aftertreatment by cooling.
  • a tape is welded to a workpiece by means of an electron beam which is aligned with a gusset present between the tape and the workpiece.
  • the present invention has the object, a method and an arrangement of the type mentioned in such a way that to the desired extent by soldering a cohesive bonding between the strip-shaped element such as tape and the component is possible without unwanted warming occur in the joining area, the can lead to damage.
  • an optimization of the energy input should be given, so energy losses are largely avoided.
  • the invention essentially provides that the strip-shaped element rests during soldering with a first portion on the component and is spaced with an outgoing from this second portion to the component that for soldering in between the second portion and
  • the area present to the component is introduced as joining area energy and the strip-shaped element is subjected to force in the transition region between the first and second section in the direction of the component by means of a pressure device and that to be introduced into the joint area energy is controlled by means of measured in the region of the joining temperature.
  • energy is selectively introduced into the region between the strip-shaped element and the component in which the desired cohesive connection is to be produced, specifically only in the region in which the strip-shaped element and the component are contacted. It is thus introduced into the existing between the strip-shaped element and the component gusset energy for the required heating of the joining partners, so that an optimal use of energy takes place.
  • the gusset into which the energy is introduced effectively constitutes an energy trap, since when using e.g. a laser beam is reflected back and forth between the strip-shaped element and the component with the result that the energy can be completely converted into heat in the immediate joining region.
  • the strip-shaped element is continuously conveyed, for example, by means of e.g. a feeding system such as roller system brought to the component and placed in or just before the soldering or joint in contact with the component surface.
  • a feeding system such as roller system brought to the component and placed in or just before the soldering or joint in contact with the component surface.
  • a pressure device such as a pressure roller, via which the strip-shaped element, ie the second section, is subjected to a force in the direction of the component.
  • the energy to be introduced into the joining region is regulated as a function of the temperature prevailing in the joining region.
  • the power of the beam such as laser beam, can be regulated in accordance with a desired setpoint temperature in the joining region.
  • the temperature preferably the temperature in the joining region
  • the temperature in the joining region is measured indirectly by measuring the temperature prevailing on the outside of the element, namely between the pressure elements which act on the component in a force-acting manner against the component.
  • the relevant temperature allows immediate conclusions about the temperature in the joining area.
  • the power of the beam aligned on the gusset is then regulated like a laser beam.
  • the temperature should be measured in the joint area based on the heat radiation, preferably by means of a pyrometer or a thermal imaging camera. In this case, the temperature can be measured on the basis of the radiation emitted by the joining region, wherein temperature measuring radiation runs coaxially with the energy which introduces the energy onto the joining region.
  • the power is regulated in such a way that the measured actual temperature T 1 deviates from a setpoint temperature T s ensuring good soldering by a maximum of + 25%, preferably + 3%, in particular + 1%.
  • the fiction, contemporary method for low-temperature soldering is determined, wherein the temperatures for cohesive bonding should not exceed 300 0 C, without thereby limiting the teaching of the invention.
  • the cohesive connection according to the invention in a temperature range between 180 0 C and 450 0 C should be performed.
  • a strip-shaped element can be reproducibly soldered to a component, wherein the strip-shaped element is preferably a connector, by means of which solar cells are connected as the components.
  • the connector is a soldering tape.
  • the connector can also be applied to the component without a solder material connected to it, which in turn can have a solder material in the area to be soldered or can be supplied to this area.
  • a process control monitoring can be performed by a temperature sensor.
  • the temperature profile in the joining zone can be continuously monitored by one or more sensors and the power of the radiation, such as laser radiation, can be tracked in accordance with a preset desired temperature.
  • thermographic 2D images of the heat flow with one or more thermal imaging cameras.
  • the radiation is aligned in the longitudinal direction of the joining zone, that is to say of the gusset, by means of a suitable beam-guiding or shaping optic.
  • the beam can also be defocused. In this way it can be achieved that at the same time the strip-shaped element and the component are acted upon and thus heated.
  • a further proposal of the invention provides that, in particular for process stabilization, the strip-shaped element and / or the contact region of the component are preheated.
  • the latter could z. B. via a partial decoupling of the energy-carrying beam such as laser beam done.
  • a cutting unit in order to apply to the component a strip-shaped element in the desired length and to be soldered thereto.
  • the strip-like element feeder can be monitored to make a path correction, thus ensuring that the strip-shaped element is always applied to the device in the area where desired.
  • a flux should be used.
  • the strip-shaped element and / or the contact surface of the component are prefluxed.
  • a flux can be deposited directly into the process zone, ie joining zone or leading to it.
  • a further embodiment provides that a vibration is introduced into the joint area in order to be able to break up any oxide nests.
  • the vibration may e.g. be caused by ultrasound or pneumatically.
  • a targeted temperature adjustment of the strip-shaped element can take place in that the pressure device is tempered. As a result, a further process optimization can be achieved.
  • the strip-shaped element can be pulled off a receiving device such as a roll for feeding to the component. There is the possibility that the strip-shaped element is removed by moving the component of the receiving device.
  • the strip-shaped element is applied stress-free to the device.
  • the component is transported during the material-locking connection, wherein the transport speed of the component during the material-locking connection with the strip-shaped Element is mapped in real time to the feeder of the element. Velocity and acceleration profile of the moving elements match.
  • the component can, for. B. transported by means of a handling device and the band-shaped element by means of a transport device to the component are supplied, which is driven synchronously with the handling device.
  • the transport speed of the component movement carried out by the handling device coincides with the speed and acceleration of the band-shaped element on the transport device in the region in which the element is contacted with the component by pressure application.
  • the control of the handling device such as the robot, the speed and acceleration profiles of the component movement are mapped onto the transport movement of the element to be brazed.
  • the transport device for the band-shaped element may be at least one conveyor belt such as belt and / or at least one transport roller and / or at least one transport wheel.
  • the strip-shaped element can be connected so as to be point-wise or flat with the component substance. It is also possible that a plurality of strip-shaped elements by means of the same beam to the component or a plurality of juxtaposed components are materially connected. For this purpose, the beam successively acts on the joining regions between the elements and the component or the components.
  • the jet can be operated in continuous or pulsed mode.
  • the strip-shaped element is severed by means of a cutting device as a function of the length over which the element is to be materially connected to the component.
  • the cutting device can be arranged stationary or moved with the strip-shaped element. If the cutting device is arranged stationary, the transport of the component as well as of the strip-shaped element must be stopped in order to cut it through. When co-moving cutter the joining process is not interrupted.
  • An arrangement for cohesive bonding by means of soldering a strip-shaped element to a preferably flat component comprising an energy source for the material-coherent bonding and at least one transport device for transporting the element and / or the component is characterized in that the arrangement two pressure rollers, which in compliance a gap, the force force on the first element in the direction of the component, a temperature sensor for detecting the temperature of the first element in the gap and a controller, via which the energy source is controllable in dependence on the measured temperature.
  • the arrangement further comprises:
  • a handling device as the first transport device for transporting the component or the arrangement
  • the conveyor comprises at least one pair of rollers between which the band is guided.
  • at least two pairs of rollers are provided, wherein in the conveying path between the roller pairs, a cutting device for cutting the tape is arranged.
  • at least one first roller of the roller pair has a drive axle on which in real time the transport speed and acceleration of the handling device is depicted, which moves the component to the belt.
  • both roles of each pair of rollers are controlled by the handling device. If only one of the rollers has a drive axle, the remaining roller is synchronized accordingly.
  • the band can be pressed by a pressure element on the component, wherein the pressure element comprises two pinch rollers in the form of smooth conical bands whose respective peripheral speed is controllable via the handling device or its control.
  • the transport speed of the component during the material connection to the pressure element is imaged in real time.
  • the energy source used is preferably a radiation source such as a laser source, wherein the radiation can be directed to the joining region between the band and the component via a beam-guiding and / or -forming optics.
  • the band can be fed to the component in such a way that a gusset is formed between them in which the energy required for joining can be directly introduced.
  • the radiation can be focused or defocused.
  • a solid-state laser or diode laser is used as the radiation source, wherein the wavelength of the laser radiation should be between 800 nm and 2000 nm.
  • the power of the laser depends on the processing speed and geometry of the elements to be soldered together, but should be at least 200 watts.
  • a temperature sensor is associated with the gusset in order to regulate the power and the radiation source as a function of the measured temperature.
  • a process control and monitoring by a temperature sensor To optimize the machining process and documentation, a process control and monitoring by a temperature sensor.
  • the tempera- turverlauf in the joining zone continuously monitored by one or more sensors and tracked the power of the power source such as laser power according to a preset target temperature.
  • thermographic 2D images of the heat flow can be determined by means of one or more thermal imaging cameras.
  • the band is tempered by the conveyor and or the pressure element to the desired extent.
  • the invention provides that it comprises a vibration device, via which a vibration is introduced into the joining region in order to break up oxide nests.
  • the vibration can be ultrasound or pneumatic.
  • the tape or the joining region can be heated by means of the pressure element, it is also possible to dissipate heat in a targeted manner, ie to cool the joining region after joining, as a result of which further process optimization can take place.
  • 1 is a schematic diagram of an arrangement for laser soldering
  • FIG. 2 shows a further basic illustration of an arrangement for laser soldering
  • FIG. 5 shows the arrangement of FIG. 4 in front view
  • FIGS. 4 and 5 shows the arrangement according to FIGS. 4 and 5 in a perspective view
  • Fig. 7 shows a detail of the arrangement according to FIGS. 4 - 6 and
  • Fig. 8 shows the detail of FIG. 7 in a perspective view.
  • teaching according to the invention is preferably intended for soldering connectors onto solar cells in order to interconnect them.
  • this does not limit the invention.
  • each of the elements may have a solder material.
  • solder material there is also the possibility that only one of the elements is provided with a solder material or solder material is introduced separately into the joining regions, without the elements themselves having a solder material before.
  • a strip-shaped metallic strip 10 such as a connector on a particular electronic component 12- also called a component - so to connect substance conclusively with this
  • an energy input for heating the joining partners in the area in which they are directly materially connected become.
  • the strip-shaped element 10 - hereafter called the band - fed from a unwinding roller 14 via a guide roller 16 to the device 12.
  • the deflection roller 16 simultaneously acts as a pressure element, via which the belt 10 is subjected to a force in the direction of the component 12.
  • a gusset 18 in the embodiment, a laser beam 20 is directed via an optical deflector 22 forms.
  • the partners to be joined ie the band 10 and the component 12 are heated in the areas in which the joining takes place.
  • optimal energy utilization can take place, since the laser radiation strikes the joining zone directly and unhindered. Notwithstanding the prior art, therefore, the band 10 is not energized from the outside in the area in which the joining is to take place.
  • the energy input via the laser beam 20 can be regulated by determining the temperature in the joining region via a sensor 23 and thus tracking the power of the laser and thus the energy input via the laser beam 20 to a desired setpoint temperature, which can be designated as good soldering Satisfying the requirements of the substance.
  • FIG. 3 The principle of the soldering according to the invention is also apparent from FIG. 3. It can be seen the band 10, which rests with a first portion 24 on the surface 26 of the device 12. The first section 24 is followed by a second section 28, which extends at a distance from the surface 26. The spacing and the course of the second section 28 depend, as shown in FIG. 1, on the geometry of the deflection roller 16 or an element having the same effect. In the transition region between the first section 24 and the second section 28, the belt 10 is subjected to a force in the direction of the component 12. This is symbolized by an arrow 30. As shown in FIG. 1, the force is applied via the deflection roller 16.
  • the laser beam 20 falls directly into the region of the gusset 18, optimum energy utilization is given because the gusset 18 acts as an energy trap, so to speak; because the laser beam 20 is reflected back and forth between the second portion 28 of the belt 10 and the surface 26 of the device 12 until the energy is absorbed by the regions to be joined.
  • the reflection between the mutually facing surfaces of the second portion 28 and the device 12 is symbolized by the zigzag course 32 of the laser beam 20.
  • the laser beam 20 collides with the second portion 28, i. its the component 12 facing side 34 or on the surface 26 of the device 12 in the region of the gusset 18 occurs.
  • Another possibility for energy input is that the laser beam 20 is reciprocally moved between the second portion 28 and the device 12 back and forth.
  • the laser beam 20 may further be operated continuously or pulsed.
  • the belt 10 can be actively pulled from the unwinding roll 14, ie by driving the unwinding roll 14 and the deflection roll 16, or, after a first portion 24 is materially connected to the component 12 by transporting the component 12.
  • the transport direction of the component is symbolized by the arrow 36.
  • the unwinding roller is moved together with the deflection roller 16 and the laser beam 20 emitting laser device 19 to the device 12.
  • the relevant unit would be adjusted in the opposite direction of the arrow 36.
  • the belt 10 is actively conveyed, taking the following measures.
  • a feeder is provided with the tape 10 is actively transported, wherein speed and acceleration of the device 12 to the movement of the belt 10 in Real time is mapped.
  • the component 12 is moved in the direction of the arrow 36 with a handling device.
  • the transport speed of the movement of the component 12 carried out by the handling device at the location of the pressurization (arrow 30) is brought into agreement with the speed of the belt 10 on the feed device.
  • the belt 10 can be guided between two transport rollers, one of which is controlled by the handling device, i. about their control.
  • the arrangement has a cutting device, by means of which the band 10 can be cut to the desired length, with which the band 10 is to be joined coherently to the component 26.
  • the cutting device can be arranged stationary. As a result, the transport of the component 12 as well as the band 10 must be stopped to sever the band 10. Alternatively, the cutting device can be moved with the belt 10 so that a severing can take place without interrupting the transport.
  • the foundedlötende on the surface 26 of the device 12 tape 10 is actively transported by the take-off roller 14 by pairs of rollers 40, 42, 44 and supplied to the device 12, between the pinch roller 16 and the surface 26 of the device 12. These are not closer designated roles of the roller pairs 40, 42, 44 driven, wherein the transport speed is controlled such that the transport speed and acceleration to the movement of the device 12th imaged in real time.
  • the component 12, which is moved in the direction of the arrow 36, is moved by means of a handling device.
  • a cutting device 46 is arranged between the pairs of transport rollers 40, 42, 44, by means of which the tape 10 can be cut to the desired length.
  • the cutting device 46 is arranged stationary.
  • the belt 10 is actively supplied to the component 12 between driven roller pairs 40, 42, 44, other suitable devices can be used which ensure that the belt 10 is tension-free by means of the pressure roller 16 on the surface 26 of the Device 10 is pressed.
  • each roller pair 40, 42, 44 can be driven separately or synchronized by operative connection with each other. It is essential that a relative movement between the rollers of the roller pairs 40, 42, 44 is omitted, whereby otherwise the tape during its promotion z. B. could be stretched.
  • the component 12 is preferably transported by means of the handling device such as robots, whereas the take-off roller 14, the pairs of rollers 40, 42, 44, if appropriate the cutting device 46, the pressure roller 16 and the energy source 19 are arranged stationary, then of course there is also the possibility to move the assembly by means of the handling device and to leave the device 12 stationary, without leaving the teaching of the invention.
  • the band 10 is preferably soldered over the entire surface of the surface 26 of the device 12.
  • a punctual substance-coherent connection is likewise possible. It exists also, the ability to align the laser beam 20 via a suitable beam-guiding or -formende optics 22 and steer that at the same time several bands 10 are connected to the device 12 or more juxtaposed components material conclusive. In this case, the individual gussets formed between the bands and the component or components are acted upon in clocked fashion, so that, as a result, the individual bands are selectively soldered to the component (s).
  • the tape 10 is an electrically conductive connector and the component 12 is an electronic component.
  • the preferably flat as disk or plate-shaped member 12 may be flat or free.
  • the component can be used as a metallic material z. B. vapor-deposited metallic layer, which is soldered to the tape.
  • FIGS. 4-8 A particularly noteworthy arrangement for soldering the tape 10 to the component 12 is shown in FIGS. 4-8, wherein like reference numerals are used with respect to the arrangement of FIG. 3 for the same elements.
  • FIGS. 4-8 differs from that of FIG. 2 in that the tape 10 is subjected to force on the component 12 via two pinch rollers 50, 52, wherein the pinch rollers 50, 52 take the form of a non-toothed, ie smooth Have bevel gear and with their peripheral surfaces 54, 56 plan, but spaced from each other on the rest as a solder band to be designated band 10.
  • a gap 58 is formed, in which the surface detected by means of the soldering tape 10 of a heat sensor such as pyrometer 60 and thus the temperature can be measured.
  • the power of the laser beam 20, ie that of the laser device 19, is now regulated.
  • a control is carried out such that the measured via the pyrometer 60 actual temperature T 1 is controlled on the surface of the soldering tape 10 to a target temperature T s , which ensures a soldering of the soldering tape 10 to the device 12, wherein the deviation between T 1 and T s not more than + 25%, preferably not more than + 3%, more preferably not more than + 1%.
  • the temperature measured on the surface regulates the power of the laser 19 and thus the temperature in the joining region, with the result that the required temperature prevails in the joining region ensure a material connection between the tape 10 and the component 12 sufficient to meet the requirements.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Anordnung zum stoffschlüssigen Verbinden eines Bandes (10) aus einem metallischen Material mit einem Bauteil (12) aus metallischem Material. Um im gewünschten Umfang ein Stoffschlüssiges Verbinden zu ermöglichen, ohne dass unerwünschte Erwärmungen im Fügebereich auftreten, wird vorgeschlagen, dass das streifenförmige Element während des Stoffschlüssigen Verbindens mit einem ersten Abschnitt (24) auf dem Bauteil (12) aufliegt und mit einem von diesem ausgehenden zweiten Abschnitt (28) zu dem Bauteil (12) beabstandet ist und dass zum stoffschlüssigen Verbinden in zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Bauteil vorhandenen Bereich als Fügebereich Energie eingebracht wird und der zweite Abschnitt in Richtung des Bauteils kraftbeaufschlagt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zum stoffschlüssigen Verbinden
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Löten eines streifenförmigen Elements, wie Bandes, aus einem metallischen Material oder dieses enthaltend oder aufweisend auf ein Bauteil aus metallischem Material oder dieses enthaltend oder aufweisend.
Auch bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zum stoffschlüssigen Verbinden mittels Lötens eines streifenförmigen Elements auf ein vorzugsweise flächiges Bauteil umfassend eine Energiequelle für das Stoff schlüssige Verbinden und zumindest eine Transportreinrichtung zum Transportieren des Elements und/oder des Bauteils.
Das Laserlöten von z. B. verzinnten Kupferverschaltungsbändchen auf elektronischen Bauteilen gehört zum Stand der Technik. Dabei werden punktuell oder abschnittsweise Lötverbindungen auf den Kontaktflächen des Bauelements hergestellt. Alternativ besteht die Möglichkeit, eine Stoff schlüssige Verbindung durch Infrarot-, Heissluft-, In- duktions-, Flamm- oder Stempellöten zu erreichen, wobei gegebenenfalls eine vollflächige Lötverbindung erzielbar ist.
Allerdings können aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien Probleme entstehen mit der Folge, dass nach Abkühlung auf Umgebungstemperatur Spannungen zwischen dem Verbinder und dem Bauelement auftreten, die insbesondere bei einer weiteren Bearbeitung zu nicht gewünschten Deformationen oder zu einem Lösen des Verbinders führen können. Es ist hinlänglich bekannt, Bauteile mittels Laserstrahlung zu verschweißen. So wird nach der DE-A-10 2004 056 619 ein bandförmiges Material als Aufpanzerung auf ein Trägermaterial eines Wärmetauschers aufgeschweißt. Hierzu wird die erforderliche Energie in einen zwischen dem bandförmigen Material und dem Trägerelement beim Verschweißen ausgebildeten Zwickel eingebracht.
Um ein Werkstück mit einer gebogenen Platte zu verschweißen, wird ein Laserstrahl in einen zwischen diesen vorhandenen Fügespalt ausgerichtet. Dabei können optische Linsen zur Anpassung des Laserstrahls an den Fügespalt eingesetzt werden (DE-A-38 27
297).
Ein laserunterstütztes Plattieren ist aus der WO-A- 1996/022855 bekannt. Dabei werden Bänder mit der Oberfläche derart zueinander ausgerichtet, dass sich ein Fügespalt ausbildet, der durch einen Laserstrahl erhitzt wird.
Um von Rollen abziehbare Bänder mittels eines Laserstrahls zu verschweißen, wird nach der FR- A-2 328 543 ein Laserstrahl auf einen zwischen den Bändern verlaufenden Fügespalt ausgerichtet.
Beim Plattieren nach der JP-A-58 065 590 werden streifenförmige Bänder mittels eines Laserstrahls verschweißt, der auf einen einen Zwickel bildenden Fügebereich ausgerichtet ist. Gleiche Anordnungen und Verfahren sind der JP-A-61 276 787, JP-A-02 099 284 und JP-A-63 290 694 oder JP-A-63 063 586 zu entnehmen.
Eine Schweißvorrichtung nach der DE-A- 103 59 909 nutzt einen CO2-Laser, dessen Strahl auf einen zwischen zu verschweißende Folienbänder verlaufenden Zwickel ausgerichtet wird. Ferner besteht die Möglichkeit, eine gezielte thermische Nachbehandlung durch Kühlung durchzuführen.
Anstelle eines Laserstrahls wird nach der US-A-3,417,223 ein Band mit einem Werkstück mittels eines Elektronenstrahls verschweißt, der auf einen zwischen dem Band und dem Werkstück vorhandenen Zwickel ausgerichtet ist. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass im gewünschten Umfang durch Löten ein stoffschlüssiges Verbinden zwischen dem streifenförmigen Element wie Band und dem Bauteil möglich ist, ohne dass unerwünschte Erwärmungen im Fügebereich auftreten, die zu Beschädigungen führen können. Gleichzeitig soll ein reproduzierbares Verbinden in gewünschten Bereichen des streifenförmigen Elements und des Bauteils ermöglicht werden. Auch soll eine Optimierung des Energieeintrags gegeben sein, also Energieverluste weitgehend vermieden werden.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung verfahrensmäßig im Wesentlichen vor, dass das streifenförmige Element während des Lötens mit einem ersten Abschnitt auf dem Bauteil aufliegt und mit einem von diesem ausgehenden zweiten Abschnitt zu dem Bauteil beabstandet ist, dass zum Löten in zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Bauteil vorhandenen Bereich als Fügebereich Energie eingebracht wird und das streifenförmige Element im Übergangsbereich zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt in Richtung des Bauteils mittels einer Andruckeinrichtung kraftbeaufschlagt wird und dass in den Fügebereich einzubringende Energie mittels im Bereich des Fügebereichs gemessener Temperatur geregelt wird.
Erfindungsgemäß wird gezielt in den zwischen dem streifenförmigen Element und dem Bauteil vorhandenen Bereich, in dem die gewünschte stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden soll, Energie eingetragen, und zwar ausschließlich in dem Bereich, in denen das streifenförmige Element und das Bauteil kontaktiert wird. Es wird folglich in den zwischen dem streifenförmigen Element und dem Bauteil vorhandenen Zwickel die Energie zur erforderlichen Erwärmung der Fügepartner eingebracht, so dass eine optimale Energienutzung erfolgt.
Abweichend vom Stand der Technik wird nicht von der Außenseite des streifenförmigen Elements Energie eingebracht, wodurch unerwünschte Energieverluste auftreten und gegebenenfalls nicht definierte Energiebedingungen in dem Bereich herrschen, in dem die Stoff schlüssige Verbindung hergestellt werden soll. Erfindungsgemäß wird die Energie genau in die Stelle eingebracht, wo diese benötigt wird. Wird nach dem Stand der Technik das volle Volumen des streifenförmigen Elements im Fügebereich erwärmt, so wird erfindungs gemäß ausschließlich die Energie auf die Bereiche eingebracht, in denen das streifenförmige Element mit dem Bauteil verbunden wird.
Der Zwickel, in den die Energie eingebracht wird, stellt quasi eine Energiefalle dar, da bei Verwendung z.B. eines Laserstrahls dieser zwischen dem streifenförmigen Element und dem Bauteil hin und her reflektiert wird mit der Folge, dass die Energie vollständig im unmittelbaren Fügebereich in Wärme umgewandelt werden kann.
Um die Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, direkt und ungehindert in den Fügebereich bzw. die Fügezone einbringen zu können, wird das streifenförmige Element kontinuierlich über z.B. ein Zuführsystem wie Rollensystem an das Bauteil herangeführt und in oder kurz vor der Löt- bzw. Fügestelle in Kontakt mit der Bauteiloberfläche gebracht. Im Löt- bzw. Fügebereich wird eine vollflächige Auflage des streifenförmigen Elements durch eine Andruckvorrichtung wie Andruckrolle sichergestellt, über die das streifenförmige Element, also der zweite Abschnitt, in Richtung des Bauteils kraftbeaufschlagt wird.
Ferner ist vorgesehen, dass die in den Fügebereich einzubringende Energie in Abhängigkeit von der in dem Fügebereich herrschenden Temperatur geregelt wird. Dabei kann die Leistung des Strahls wie Laserstrahls entsprechend einer gewünschten Solltemperatur im Fügebereich geregelt werden.
Insbesondere wird die Temperatur, vorzugsweise die Temperatur im Fügebereich, indirekt dadurch gemessen, dass die auf der Außenseite des Elements herrschende Temperatur gemessen wird, und zwar zwischen den zueinander beabstandet das erste Element auf das Bauteil kraftbeaufschlagenden Andruckrollen. Die diesbezügliche Temperatur lässt unmittelbare Rückschlüsse auf die Temperatur im Fügebereich zu. In Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur wird sodann die Leistung des auf den Zwickel ausgerichteten Strahls wie Laserstrahls geregelt. Die Temperatur sollte im Fügebereich anhand der Wärmestrahlung vorzugsweise mittels eines Pyrometers oder einer Wärmebildkamera gemessen werden. Dabei kann die Temperatur anhand der von dem Fügebereich emittierten Strahlung gemessen werden, wobei Temperaturmessstrahlung koaxial zur auf den Fügebereich auftreffenden die Energie einbringenden Strahlung verläuft.
Die Leistung wird dabei derart geregelt, dass gemessene Ist-Temperatur T1 von einer ein Gutlöten sicherstellenden Soll-Temperatur Ts um maximal + 25 %, vorzugsweise + 3 %, insbesondere + 1 % abweicht.
Vorzugsweise ist das erfindungs gemäße Verfahren für Niedrigtemperaturlöten bestimmt, wobei die Temperaturen zum stoffschlüssigen Verbinden 300 0C nicht überschreiten sollten, ohne dass hierdurch die erfindungsgemäße Lehre eingeschränkt wird.
Insbesondere sollte das erfindungsgemäße stoffschlüssige Verbinden in einem Temperaturbereich zwischen 180 0C und 450 0C durchgeführt werden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre kann reproduzierbar ein streifenförmiges Element auf ein Bauteil aufgelötet werden, wobei es sich bei dem streifenförmigen Element vorzugsweise um einen Verbinder handelt, mittels dessen Solarzellen als die Bauteile verschaltet werden. Dabei ist insbesondere der Verbinder ein Lötband.
Der Verbinder kann jedoch auch ohne ein mit diesem verbundenen Lotmaterial auf das Bauteil aufgebracht werden, das seinerseits im zu verlötenden Bereich ein Lotmaterial aufweisen oder ein solches diesem Bereich zugeführt werden kann.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass als streifenförmiges Element ein solches mit lokaler Verbreiterung und/oder lokaler Verdickung und/oder beliebig geformten Löchern und/oder Prägungen verwendet wird. Zur Optimierung des Bearbeitungsprozesses kann eine Prozessregelungsüberwachung durch eine Temperatursensorik vorgenommen werden. Hierzu kann der Temperaturverlauf in der Fügezone durch einen oder mehre Sensoren kontinuierlich überwacht und die Leistung der Strahlung wie Laserstrahlung entsprechend einer voreingestellten Soll- Temperatur nachgeführt werden.
Für eine erweiterte Prozessüberwachung ist es auch möglich, dass alternativ oder zusätzlich die Temperatur des streifenförmigen Elements hinter der Fügezone oder die Temperatur des Bauelements neben der Fügezone überwacht wird. Es besteht die Möglichkeit von thermografischen 2D-Aufnahmen des Wärmeflusses mit einer oder mehrerer Wärmebildkameras.
In Weiterbildung ist vorgesehen, dass über eine geeignete strahlführende oder -formende Optik die Strahlung in Längsrichtung der Fügezone, also des Zwickels ausgerichtet wird.
Andere Ausrichtungen des Strahls wie Laserstrahls sind jedoch gleichfalls denkbar. So besteht die Möglichkeit, dass der Strahl seitlich oder in einer gewünschten Winkellage in die Fügezone eingebracht wird.
In Abhängigkeit von den Prozessbedingungen bzw. verwendeten Materialien kann der Strahl auch defokussiert werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass gleichzeitig das streifenförmige Element und das Bauteil beaufschlagt und somit erwärmt werden.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen kollimierten Strahl zu verwenden, der pendelnd derart bewegt wird, dass das streifenförmige Element und das Bauteil abwechselnd beaufschlagt werden.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung sieht vor, dass insbesondere zur Prozessstabilisierung das streifenförmige Element und/oder der Kontaktbereich des Bauelements vorgeheizt werden. Letzteres könnte z. B. über eine Teilauskopplung des die Energie eintragenden Strahls wie Laserstrahls erfolgen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, eine Schneideinheit zu integrieren, um auf das Bauelement ein streifenförmiges Element in gewünschter Länge aufzubringen und mit diesem zu verlöten.
Die Zuführvorrichtung für das streifenförmige Element kann überwacht werden, um eine Bahnkorrektur vorzunehmen, um folglich sicherzustellen, dass das streifenförmige Element stets in dem Bereich auf das Bauelement aufgebracht wird, wo dies gewünscht wird.
Um Problemen durch Oxidieren vorzugreifen, sollte ein Flussmittel verwendet werden. Dabei besteht die Möglichkeit, dass das streifenförmige Element und/oder die Kontaktfläche des Bauelements vorgefluxt werden. Auch kann ein Flussmittel direkt in die Pro- zess- also Fügezone oder vorlaufend auf diese deponiert werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine Vibration in den Fügebereich eingebracht wird, um etwaige Oxidnester aufbrechen zu können. Die Vibration kann z.B. mittels Ultraschall oder pneumatisch hervorgerufen werden.
Des Weiteren kann eine gezielte Temperatureinstellung des streifenförmigen Elements dadurch erfolgen, dass die Andruckvorrichtung temperiert wird. Hierdurch kann eine weitere Prozessoptimierung erzielt werden.
Das streifenförmige Element kann von einer Aufnahmeeinrichtung wie Rolle zum Zuführen zu dem Bauteil abgezogen werden. Dabei besteht die Möglichkeit, dass das streifenförmige Element durch Bewegen des Bauteils von der Aufnahmeeinrichtung abgezogen wird.
Insbesondere ist jedoch vorgesehen, dass das streifenförmige Element spannungsfrei auf das Bauelement aufgebracht wird. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Bauteil während des stoffschlüssigen Verbindens transportiert wird, wobei die Transportgeschwindigkeit des Bauteils während des stoffschlüssigen Verbindens mit dem streifenförmigen Element in Echtzeit auf die Zuführung des Elements abgebildet wird. Geschwindig- keits- und Beschleunigungsprofil der zueinander bewegten Elemente stimmen überein.
Das Bauteil kann z. B. mittels einer Handhabungseinrichtung transportiert und das bandförmige Element mittels einer Transporteinrichtung dem Bauteil zugeführt werden, die synchron mit der Handhabungseinrichtung angetrieben wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Transportgeschwindigkeit der von der Handhabungseinrichtung durchgeführten Bauteilbewegung mit Geschwindigkeit und Beschleunigung des bandförmigen Elements auf der Transporteinrichtung in dem Bereich übereinstimmt, in dem das Element mit dem Bauteil durch Druckbesaufschlagung kontaktiert wird. Es wird über die Steuerung der Handhabungseinrichtung wie Roboter das Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofile der Bauteilbewegung auf die Transportbewegung des aufzulötenden Elements abgebildet.
Die Transporteinrichtung für das bandförmige Element kann zumindest ein Transportband wie -riemen und/oder zumindest eine Transportrolle und/oder zumindest ein Transportrad sein.
Bei der Verwendung eines Transportbands wird dieses über eine Rolle mit einer Antriebsachse geführt, die über die Steuerung der Handhabungseinrichtung betätigt wird.
Erfindungsgemäß kann das streifenförmige Element punktuell oder flächig mit dem Bauelement Stoff schlüssig verbunden werden. Auch besteht die Möglichkeit, dass mehrere streifenförmige Elemente mittels desselben Strahls mit dem Bauelement oder mehreren nebeneinander angeordneten Bauelementen stoffschlüssig verbunden werden. Hierzu beaufschlagt der Strahl nacheinander die Fügebereiche zwischen den Elementen und dem Bauelement bzw. den Bauelementen.
Unabhängig hiervon kann der Strahl im kontinuierlichen Betrieb oder gepulst betrieben werden. Das streifenförmige Element wird in Abhängigkeit von der Länge, über die das Element mit dem Bauteil stoffschlüssig verbunden werden soll, mittels einer Schneideinrichtung durchtrennt. Dabei kann die Schneideinrichtung stationär angeordnet oder mit dem streifenförmigen Element mitbewegt werden. Ist die Schneideinrichtung stationär angeordnet, so muss zum Durchtrennen der Transport des Bauelements sowie des streifenförmigen Elements angehalten werden. Bei mitbewegter Schneideinrichtung wird der Fügeprozess nicht unterbrochen.
Eine Anordnung zum stoffschlüssigen Verbinden mittels Lötens eines streifenförmigen Elements auf ein vorzugsweise flächiges Bauteil umfassend eine Energiequelle für das stoff schlüssige Verbinden und zumindest eine Transportreinrichtung zum Transportieren des Elements und/oder des Bauteils zeichnet sich dadurch aus, dass die Anordnung zwei Andruckrollen, die unter Einhaltung eines Spalts das erste Element in Richtung des Bauteils kraftbeaufschlagen, einen Temperatur sensor zum Erfassen der Temperatur des ersten Elements in dem Spalt sowie eine Steuerung umfasst, über die in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur die Energiequelle regelbar ist.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Anordnung des Weiteren umfasst:
- eine Handhabungseinrichtung als erste Transporteinrichtung zum Transportieren des Bauteils oder der Anordnung und
- eine Fördereinrichtung als zweite Transporteinrichtung für das dem Bauteil zuzuführende Element, wobei die Fördereinrichtung zumindest eine Antriebsachse aufweist, über die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Handhabungseinrichtung während des stoffschlüssigen Verbindens des Bandes mit dem Bauteil in Echtzeit abgebildet ist.
Vorzugsweise umfasst die Fördereinrichtung zumindest ein Rollenpaar, zwischen dem das Band geführt ist. Vorzugsweise sind zumindest zwei Rollenpaare vorgesehen, wobei im Förderweg zwischen den Rollenpaaren eine Schneideinrichtung zum Ablängen des Bands angeordnet ist. Unabhängig hiervon weist zumindest eine erste Rolle des Rollenpaars eine Antriebsachse auf, auf die in Echtzeit die Transportgeschwindigkeit und Beschleunigung der Handhabungseinrichtung abgebildet ist, die das Bauteil zu dem Band bewegt. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dass beide Rollen eines jeden Rollenpaars über die Handhabungseinrichtung gesteuert werden. Weist nur eine der Rollen eine Antriebsachse auf, so wird die verbleibende Rolle entsprechend synchronisiert.
Das Band ist über ein Andruckelement auf das Bauteil drückbar, wobei das Andruckelement zwei Andruckrollen in Form von glatten Kegelbändern aufweist, deren jeweilige Umfangsgeschwindigkeit über die Handhabungseinrichtung bzw. deren Steuerung steuerbar ist. Somit wird die Transportgeschwindigkeit des Bauteils während des stoffschlüssigen Verbindens auf das Andruckelement in Echtzeit abgebildet.
Als Energiequelle dient vorzugsweise eine Strahlen- wie Laserquelle, wobei die Strahlung über eine strahlführende und/oder -formende Optik auf den Fügebereich zwischen dem Band und dem Bauteil lenkbar ist. Dabei ist das Band derart dem Bauteil zuführbar, dass sich zwischen diesen ein Zwickel ausbildet, in dem die zum Fügen erforderliche Energie unmittelbar einbringbar ist. In den Zwickel kann die Strahlung fokussiert oder defokussiert gelenkt werden.
Bevorzugterweise wird als Strahlenquelle ein Festkörperlaser oder Diodenlaser verwendet, wobei die Wellenlänge der Laserstrahlung zwischen 800 nm und 2000 nm liegen sollte. Die Leistung des Lasers hängt von der Bearbeitungsgeschwindigkeit und Geometrie der miteinander zu verlötenden Elemente ab, sollte jedoch zumindest 200 Watt betragen.
Erfindungsgemäß ist dem Zwickel ein Temperatursensor zugeordnet ist, um in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur Leistung der Energie- wie Strahlenquelle zu regeln.
Zur Optimierung des Bearbeitungsprozesses und Dokumentation erfolgt eine Prozessregelung und Überwachung durch eine Temperatursensorik. Hierbei wird der Tempera- turverlauf in der Fügezone durch eine oder mehrere Sensoren kontinuierlich überwacht und die Leistung der Energiequelle wie Laserleistung entsprechend einer voreingestellten Soll-Temperatur nachgeführt.
Für eine erweiterte Prozessüberwachung ist es auch denkbar, dass zusätzlich die Temperatur des Bands hinter der Fügezone oder die Temperatur des Bauteils neben der Fügezone überwacht wird. Hierzu können mittels einer oder mehrerer Wärmebildkameras thermographische 2D-Aufnahmen des Wärmeflusses ermittelt werden.
Zur Prozessstabilisierung ist es auch denkbar, dass Band und/oder den Fügebereich des Bauteils vorzuerwärmen. Dies kann z. B. über eine Teilauskopplung des Energiestrahls erfolgen.
Ferner besteht die Möglichkeit, dass das Band mittels der Fördereinrichtung und oder dem Andruckelement in gewünschtem Umfang temperiert wird.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass diese eine Vibrationseinrichtung umfasst, über die eine Vibration in den Fügebereich eingebracht wird, um Oxidnester aufzubrechen. Die Vibration kann mittels Ultraschall oder pneumatisch erfolgen.
Kann das Band bzw. der Fügebereich mittels des Andruckelements erwärmt werden, so besteht auch die Möglichkeit, über dieses gezielt Wärme abzuleiten, also den Fügebereich nach dem Fügen abzukühlen, wodurch eine weitere Prozessoptimierung erfolgen kann.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbespielen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Laserlöten,
Fig. 2 eine weitere Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Laserlöten,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Fügebereichs,
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Anordnung zum Laserlöten,
Fig. 5 die Anordnung gemäß Fig. 4 in Vorderansicht,
Fig. 6 die Anordnung gemäß den Fig. 4 und 5 in perspektivischer Darstellung,
Fig. 7 ein Detail der Anordnung gemäß den Fig. 4 - 6 und
Fig. 8 das Detail gemäß Fig. 7 in perspektivischer Darstellung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei grundsätzlich für gleiche Elemente gleiche Bezugzeichen verwendet werden.
Ferner ist anzumerken, dass die erfindungsgemäße Lehre vorzugsweise zum Auflöten von Verbindern auf Solarzellen bestimmt ist, um diese miteinander zu verschalten. Allerdings wird hierdurch die Erfindung nicht eingeschränkt.
Unabhängig hiervon wird davon ausgegangen, dass ein Durchschnittsfachmann hinreichende Kenntnisse zum Stoff schlüssigen Verbinden von Elementen durch Löten besitzt, so dass z.B. auf zum Einsatz gelangende Lotmaterialien oder die mit Lotmaterial versehenen Elemente, die stoffschlüssig verbunden werden sollen, nicht näher eingegangen werden muss. Losgelöst hiervon kann jedes der Elemente ein Lotmaterial aufweisen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass nur eines der Elemente mit einem Lotmaterial versehen ist oder Lotmaterial in die Fügebereiche gesondert eingebracht wird, ohne dass die Elemente selbst ein Lotmaterial zuvor aufweisen.
Um ein streifenförmiges metallisches Band 10, wie Verbinder, auf ein insbesondere elektronisches Bauelement 12- auch Bauteil genannt - zu löten, also Stoff schlüssig mit diesem zu verbinden, erfolgt erfindungsgemäß ein Energieeintrag zum Erwärmen der Fügepartner in dem Bereich, in dem diese unmittelbar stoffschlüssig verbunden werden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird das streifenförmige Element 10 - nachstehend kurz Band genannt - von einer Abwickelrolle 14 über eine Umlenkrolle 16 dem Bauelement 12 zugeführt. Dabei wirkt die Umlenkrolle 16 gleichzeitig als Druckelement, über die das Band 10 in Richtung des Bauelements 12 kraftbeaufschlagt wird. Zwischen den einander zugewandten Flächen des Bands 10 und des Bauelements 12 bildet sich ein Zwickel 18, in den im Ausführungsbeispiel ein Laserstrahl 20 über eine optische Umlenkeinrichtung 22 gelenkt wird. Folglich werden die zu fügenden Partner, also das Band 10 und das Bauelement 12 in den Bereichen erwärmt, in denen das Fügen erfolgt. Somit kann eine optimale Energieausnutzung erfolgen, da die Laserstrahlung direkt und ungehindert auf die Fügezone trifft. Abweichend vom Stand der Technik wird folglich das Band 10 nicht von der Außenseite in dem Bereich mit Energie beaufschlagt, in dem das Fügen erfolgen soll.
Der Energieeintrag über den Laserstrahl 20 kann dadurch geregelt werden, dass über einen Sensor 23 die Temperatur im Fügebereich ermittelt und somit die Leistung des Lasers und damit der Energieeintrag über den Laserstrahl 20 auf eine gewünschte Solltemperatur nachgeführt wird, die ein als Gutlöten zu bezeichnende den gestellten Anforderungen genügende Stoff schlüssige Verbindung gewährleistet.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Lötens ergibt sich auch aus der Fig. 3. Man erkennt das Band 10, das mit einem ersten Abschnitt 24 auf der Oberfläche 26 des Bauelements 12 aufliegt. An den ersten Abschnitt 24 schließt sich ein zweiter Abschnitt 28 an, der beabstandet zur Oberfläche 26 verläuft. Die Beabstandung und der Verlauf des zweiten Abschnitts 28 hängen entsprechend der Darstellung der Fig. 1 von der Geometrie der Umlenkrolle 16 oder eines gleichwirkenden Elements ab. Im Übergangsbereich zwischen dem ersten Abschnitt 24 und dem zweiten Abschnitt 28 wird das Band 10 in Richtung des Bauteils 12 kraftbeaufschlagt. Dies wird durch einen Pfeil 30 symbolisiert. Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 erfolgt die Kraftbeaufschlagung über die Umlenkrolle 16. In den zwischen dem zweiten Abschnitt 28 und der Oberfläche 26 des Bauelements 12 gebildeten Zwickel 18 fällt der Laserstrahl 20 ein, um die zu fügenden Flächen des zweiten Abschnitts 28 und der Oberfläche 26 des Bauelements 12 im erforderlichen Umfang zu erwärmen und somit das stoffschlüssige Verbinden durch Löten zu ermöglichen. Da erfindungsgemäß der Laserstrahl 20 unmittelbar in den Bereich des Zwickels 18 fällt, ist eine optimale Energieausnutzung gegeben, da der Zwickel 18 quasi als Energiefalle wirkt; denn der Laserstrahl 20 wird zwischen dem zweiten Abschnitt 28 des Bands 10 und der Oberfläche 26 des Bauelements 12 hin und herreflektiert, bis die Energie von den zu fügenden Bereichen absorbiert ist. Die Reflexion zwischen den einander zugewandten Flächen des zweiten Abschnitts 28 und des Bauelements 12 wird durch den zickzackförmigen Verlauf 32 des Laserstrahls 20 symbolisiert.
Es besteht die Möglichkeit, dass der Laserstrahl 20 kollimiert auf den zweiten Abschnitt 28, d.h. seine dem Bauelement 12 zugewandte Seite 34 oder auf die Oberfläche 26 des Bauelements 12 im Bereich des Zwickels 18 auftritt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Laserstrahl 20 zu defokussieren, so dass die Flächen 34, 26 gleichzeitig beaufschlagt werden. Eine weitere Möglichkeit zum Energieeintrag besteht darin, dass der Laserstrahl 20 pendelnd zwischen dem zweiten Abschnitt 28 und dem Bauelement 12 hin und her bewegt wird. Der Laserstrahl 20 kann des Weiteren kontinuierlich oder gepulst betrieben werden.
Das Band 10 kann von der Abwickelrolle 14 aktiv abgezogen werden, d.h. durch Antreiben der Abwickelrolle 14 sowie der Umlenkrolle 16, oder, nachdem ein erster Abschnitt 24 mit dem Bauelement 12 Stoff schlüssig verbunden ist, durch Transportieren des Bauelements 12. Die Transportrichtung des Bauelements ist durch den Pfeil 36 symbolisiert. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Abwickelrolle zusammen mit der Umlenkrolle 16 sowie der den Laserstrahl 20 aussendenden Laservorrichtung 19 zu dem Bauelement 12 bewegt wird. In diesem Fall würde die diesbezügliche Einheit entgegen der Richtung des Pfeils 36 verstellt werden. Bevorzugterweise wird das Band 10 aktiv gefördert, wobei nachstehende Maßnahmen erfolgen. Um sicherzustellen, dass das Band 10 ohne Vorspannung auf die Oberfläche 26 des Bauelements 12 aufgebracht wird, also spannungsfrei, ist eine Zuführeinrichtung vorgesehen, mit der das Band 10 aktiv transportiert wird, wobei Geschwindigkeit und Beschleunigung des Bauelements 12 auf die Bewegung des Bands 10 in Echtzeit abgebildet wird. Das Bauelement 12 wird in Richtung des Pfeils 36 mit einer Handhabungseinrichtung bewegt. Dabei wird die Transportgeschwindigkeit der von der Handhabungseinrichtung durchgeführten Bewegung des Bauelements 12 an der Stelle der Druckbeaufschlagung (Pfeil 30) mit der Geschwindigkeit des Bands 10 auf der Zuführeinrichtung in Übereinstimmung gebracht.
Das Band 10 kann hierzu zwischen zwei Transportrollen geführt werden, von denen eine über die Handhabungseinrichtung gesteuert wird, d.h. über deren Steuerung.
Ferner weist die Anordnung eine Schneideinrichtung auf, mittels der das Band 10 auf die gewünschte Länge ablängbar ist, mit der das Band 10 Stoff schlüssig mit dem Bauteil 26 zu verbinden ist. Die Schneideinrichtung kann stationär angeordnet sein. Zum Durchtrennen des Bands 10 ist infolgedessen der Transport des Bauelements 12 sowie das Band 10 zu stoppen. Alternativ kann die Schneidreinrichtung mit dem Band 10 mitbewegt werden, so dass ohne Unterbrechung des Transports ein Durchtrennen erfolgen kann.
Die diesbezüglichen Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen, die eigenerfinderischen Gehalt aufweisen, sollen anhand der Prinzipdarstellung gemäß Fig. 2 und 4 - 8 noch einmal verdeutlicht werden. Dabei werden in Bezug auf die Fig. 1 für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
Das auf die Oberfläche 26 des Bauelements 12 aufzulötende Band 10 wird von der Abzugsrolle 14 durch Rollenpaare 40, 42, 44 aktiv transportiert und dem Bauelement 12 zugeführt, und zwar zwischen der Andruckrolle 16 und der Oberfläche 26 des Bauelements 12. Hierzu werden die nicht näher bezeichneten Rollen der Rollenpaare 40, 42, 44 angetrieben, wobei die Transportgeschwindigkeit derart gesteuert wird, dass die Transportgeschwindigkeit und Beschleunigung auf die Bewegung des Bauelements 12 in Echtzeit abgebildet wird. Das Bauelement 12, das in Richtung des Pfeils 36 bewegt wird, wird mittels einer Handhabungseinrichtung bewegt.
Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, dass das Band 10 spannungsfrei zwischen Andruckrolle 16 und Oberfläche 26 des Bauelements 12 gelangt.
Ferner ist zwischen den Transportrollenpaaren 40, 42, 44 eine Schneideinrichtung 46 angeordnet, mittels der das Band 10 auf die gewünschte Länge ablängbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Schneideinrichtung 46 stationär angeordnet. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine mit dem Band 10 mitbewegte Schneideinrichtung zu verwenden, so dass beim Durchtrennen des Bands 10 dieses nicht angehalten werden muss.
Wird im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 das Band 10 zwischen angetriebenen Rollenpaaren 40, 42, 44 aktiv dem Bauelement 12 zugeführt, so können auch andere geeignete Vorrichtungen Verwendung finden, die sicherstellen, dass das Band 10 spannungsfrei mittels der Andruckrolle 16 auf die Oberfläche 26 des Bauelements 10 gedrückt wird.
Die Rollen jedes Rollenpaars 40, 42, 44 können getrennt angetrieben oder durch Wirkverbindung untereinander synchronisiert werden. Wesentlich ist, dass eine Relativbewegung zwischen den Rollen der Rollenpaare 40, 42, 44 unterbleibt, wodurch anderenfalls das Band während seiner Förderung z. B. gedehnt werden könnte.
Wird bevorzugterweise das Bauelement 12 mittels der Handhabungseinrichtung wie Roboter transportiert, wohingegen die die Abzugsrolle 14, die Rollenpaare 40, 42, 44, gegebenenfalls die Schneideinrichtung 46, die Andruckrolle 16 und die Energiequelle 19 umfassende Anordnung stationär angeordnet ist, so besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Anordnung mittels der Handhabungseinrichtung zu bewegen und das Bauelement 12 stationär zu belassen, ohne dass die erfindungsgemäße Lehre verlassen wird.
Das Band 10 wird vorzugsweise vollflächig auf der Oberfläche 26 des Bauelements 12 gelötet. Eine punktuelle Stoff schlüssige Verbindung ist gleichfalls möglich. Es besteht auch die Möglichkeit, den Laserstrahl 20 über eine geeignete strahlführende bzw. -formende Optik 22 derart auszurichten und zu lenken, dass gleichzeitig mehrere Bänder 10 mit dem Bauelement 12 oder mehrere nebeneinander angeordnete Bauelemente stoff schlüssig verbunden werden. In diesem Fall werden getaktet die einzelnen zwischen den Bändern und dem Bauelement bzw. den Bauelementen ausgebildeten Zwickel beaufschlagt, so dass infolgedessen die einzelnen Bänder punktuell mit dem bzw. den Bauelement(en) verlötet werden.
Bevorzugterweise ist das Band 10 ein elektrisch leitender Verbinder und das Bauteil 12 ein elektronisches Bauteil. Unabhängig hiervon kann das vorzugsweise flächige wie Scheiben- oder plattenförmige Bauteil 12 eben oder frei geformt sein. Auch kann das Bauteil als metallisches Material eine z. B. aufgedampfte metallische Schicht aufweisen, die mit dem Band verlötet wird.
Eine besonders hervorzuhebende Anordnung zum Löten des Bands 10 auf das Bauelement 12 ist den Fig. 4 - 8 zu entnehmen, wobei hinsichtlich der Anordnung der Fig. 3 für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
Im Wesentlichen unterscheidet sich die Anordnung der Fig. 4 - 8 von der der Fig. 2 dahingehend, dass das Band 10 auf das Bauelement 12 über zwei Andruckrollen 50, 52 kraftbeaufschlagt wird, wobei die Andruckrollen 50, 52 die Form eines ungezahnten, also glatten Kegelrades aufweisen und mit ihren Umfangsflächen 54, 56 plan, jedoch beabstandet zueinander auf dem auch als Lötband zu bezeichnenden Band 10 aufliegen. Durch die Beabstandung der Umfangsflächen 54, 56 auf dem Lötband 10 bildet sich ein Spalt 58 aus, in dem die Oberfläche mittels des Lötbands 10 eines Wärmesensors wie Pyrometers 60 erfasst und somit die Temperatur gemessen werden kann.
In Abhängigkeit der gemessenen Temperatur T1 wird nunmehr die Leistung des Laserstrahls 20, also die der Laservorrichtung 19 geregelt. Dabei erfolgt ein Regeln derart, dass die über das Pyrometer 60 gemessene Ist- Temperatur T1 auf der Oberfläche des Lötbands 10 geregelt wird zu einer Soll-Temperatur Ts, die ein Gutlöten des Lötbands 10 mit dem Bauelement 12 sicherstellt, wobei die Abweichung zwischen T1 und Ts nicht mehr als + 25 %, vorzugsweise nicht mehr als + 3 %, besonders bevorzugterweise nicht mehr als + 1 % beträgt.
Die auf der Oberfläche gemessene Temperatur regelt unter Berücksichtigung der zu verlötenden Materialien, des Lotmaterials, der Materialdicken und sonstiger für das Löten maßgebender Parameter die Leistung des Lasers 19 und damit die Temperatur im Fügebereich mit der Folge, dass im Fügebereich die erforderliche Temperatur herrscht, um ein den gestellten Anforderungen genügendes stoffschlüssiges Verbinden zwischen dem Band 10 und dem Bauteil 12 sicherzustellen.

Claims

PatentansprücheVerfahren und Anordnung zum stoffschlüssigen Verbinden
1. Verfahren zum Löten eines streifenförmigen Elements, wie Bandes, aus einem metallischen Material oder dieses enthaltend oder aufweisend auf ein Bauteil aus metallischem Material oder dieses enthaltend oder aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) während des Lötens mit einem ersten Abschnitt (24) auf dem Bauteil (12) aufliegt und mit einem von diesem ausgehenden zweiten Abschnitt (28) zu dem Bauteil beabstandet ist, dass zum Löten in zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Bauteil vorhandenen Bereich als Fügebereich Energie eingebracht wird und das streifenförmige Element im Übergangsbereich zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt in Richtung des Bauteils mittels einer Andruckeinrichtung (16, 52, 54) kraftbeaufschlagt wird und dass in den Fügebereich einzubringende Energie mittels im Bereich des Fügebereichs gemessener Temperatur geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie in den Fügebereich durch einen Strahl wie Laserstrahl (20), Lichtstrahl, Elektronenstrahl oder Plasmastrahl eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) mittels zwei über einen Spalt (58) zueinander beabstandete Andruckrollen (54, 56) als die Andruckeinrichtung in Richtung des Bauelements (12) kraftbeaufschlagt wird und die Temperatur in dem Spalt gemessen wird, wobei in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur Leistung des Strahls (20) geregelt wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Strahls (20) derart geregelt wird, dass in dem Spalt (58) gemessene Ist-Temperatur T1 von einer ein Gutlöten sicherstellenden Soll- Temperatur Ts um maximal + 25 %, vorzugsweise + 3 %, insbesondere + 1 % abweicht.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur anhand der von dem Fügebereich emittierten Strahlung gemessen wird, wobei Temperaturmessstrahlung koaxial zur auf den Fügebereich auftreffenden die Energie einbringenden Strahlung verläuft.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Fügebereich anhand der Wärmestrahlung vorzugsweise mittels eines Pyrometers (23, 60) oder einer Wärmebildkamera gemessen wird.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (20) über eine strahlführende und/oder -formende Optik (22) in den Fügebereich gelenkt wird.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (20) derart gelenkt wird, dass dieser im Abstand zum Druckbeaufschlagungsbereich auf den zweiten Abschnitt (28) und/oder das Bauteil (12) auftrifft.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (20) derart in den Fügebereich gelenkt wird, dass sowohl der zweite Abschnitt (28) als auch das Bauteil (12) abwechselnd oder gleichzeitig von dem Strahl beaufschlagt werden.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (20) defokussiert in den Fügebereich gelenkt wird.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (20) in Längsrichtung des streifenförmigen Elements (10) ausgerichtet wird.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (20) pendelnd in dem Fügebereich bewegt wird.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) von einer Aufnahmeeinrichtung wie Rolle (14) zum Zuführen zu dem Bauteil abgezogen wird.
14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) durch Bewegen des Bauteils (12) von der Aufnahmeeinrichtung abgezogen wird.
15. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) und/oder das Bauteil (12) vor dem stoffschlüssigen Verbinden aufgeheizt wird.
16. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) und/oder das Bauteil (12) nach dem stoff schlüssigen Verbinden zwangsgekühlt wird.
17. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) und/oder das Bauteil (12) im Fügebereich oder um den Fügebereich herum in Vibration versetzt wird.
18. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration mittels Ultraschall und/oder pneumatisch erzeugt wird.
19. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des streifenförmige Elements (10) und/oder des Bauteils (12) durch das die Druckbeaufschlagung bewirkende Andruckeinrichtung (16, 52, 54) eingestellt wird.
20. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) spannungsfrei auf das Bauelement (12) aufgebracht wird.
21. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (20) oder eine das Element (10) zuführende Einrichtung umfassende Vorrichtung während des stoffschlüssigen Verbindens transportiert wird, wobei sowohl Geschwindigkeits- als auch Beschleunigungsverlauf des Bauteils oder der Vorrichtung während des stoffschlüssigen Verbindens mit dem streifenförmigen Element in Echtzeit auf die Bewegung des Elements abgebildet wird.
22. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (12) oder die Vorrichtung mittels einer Handhabungseinrichtung transportiert wird und dass das bandförmige Element mittels einer Transporteinrichtung dem Bauteil zugeführt wird, die synchron über eine Achse des Handhabungsgeräts angetrieben wird.
23. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverlauf der von der Handhabungseinrichtung durchgeführten Bauteilbewegung oder Vorrichtungsbewegung mit Geschwindigkeits- und Beschleunigungs verlauf des bandförmigen Elements (10) auf der Transporteinrichtung in dem Bereich übereinstimmt, in dem das Element mit dem Bauteil (12) durch Druckbesaufschlagung kontaktiert wird.
24. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Transporteinrichtung für das bandförmige Element (10) zumindest ein Transportband wie -riemen und/oder zumindest eine Transportrolle und/oder zumindest ein Transportrad verwendet wird.
25. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Transportband über eine Rolle mit einer Antriebsachse geführt wird, die über die Steuerung der Handhabungseinrichtung betätigt wird.
26. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (11) punktuell oder flächig mit dem Bauteil (12) stoff schlüssig verbunden wird.
27. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere streifenförmige Elemente (10) mittels desselben Strahls (20) mit dem Bauteil (12) oder mehreren nebeneinander angeordneten Bauteilen stoffschlüssig verbunden werden.
28. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (20) nacheinander die Fügebereiche zwischen den Elementen (10) und dem Bauteil (12) bzw. den Bauteilen beaufschlagt.
29. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (20) im kontinuierlichen Betrieb oder gepulst betrieben wird.
30. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) und/oder das Bauteil (12) mit einem Flussmittel vor dem stoffschlüssigen Verbinden und/oder während des stoffschlüssigen Verbindens versehen wird.
31. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als streifenförmiges Element (10) ein elektrisch leitender Verbinder verwendet wird.
32. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als streifenförmiges Element ein solches mit lokaler Verbreiterung und/oder lokaler Verdickung und/oder beliebig geformten Löchern und/oder Prägungen verwendet wird.
33. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (12) ein ebenes oder frei geformtes Bauteil verwendet wird.
34. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (12) ein elektronisches Bauteil verwendet wird.
35. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Element (10) in Abhängigkeit seiner Länge, über die das streifenförmige Element mit dem Bauelement (12) Stoff schlüssig zu verbinden ist, mittels einer Schneideinrichtung (46) durchtrennt wird.
36. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schneideinrichtung (46) eine solche verwendet wird, die mit der Bewegung des streifenförmigen Elements (10) mitbewegt wird.
37. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schneideinrichtung (46) eine stationär angeordnete Schneideinrichtung verwendet wird.
38. Anordnung zum Stoff schlüssigen Verbinden mittels Lötens eines streifenförmigen Elements (10) auf ein vorzugsweise flächiges Bauteil (12) umfassend eine Energiequelle (19) für das Stoff schlüssige Verbinden und zumindest eine Transportreinrichtung zum Transportieren des Elements und/oder des Bauteils, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zwei Andruckrollen (50, 52), die unter Einhaltung eines Spalts (58) das erste Element (10) in Richtung des Bauteils (12) kraftbeaufschlagen, einen Temperatursensor (60) zum Erfassen der Temperatur des ersten Elements in dem Spalt sowie eine Steuerung umfasst, über die in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur die Energiequelle (19) regelbar ist.
39. Anordnung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des Weiteren umfasst:
- eine Handhabungseinrichtung als erste Transporteinrichtung zum Transportieren des Bauteils (12) oder der Anordnung und
- eine Fördereinrichtung (40, 42, 44) als zweite Transporteinrichtung für das dem Bauteil zuzuführende Element (10), wobei die Fördereinrichtung zumindest eine Antriebsachse aufweist, über die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Handhabungseinrichtung während des stoff schlüssigen Verbindens des Bands mit dem Bauteil in Echtzeit abgebildet ist.
40. Anordnung nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung zumindest ein Rollenpaar (40, 42, 44) umfasst, zwischen dem das Band (10) geführt ist.
41. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsbewegung einer jeden Andruckrolle (50, 52) der Andruckeinrichtung über die Handhabungseinrichtung bzw. deren Steuerung derart steuerbar ist, dass Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofil des Bandelements (10) mit dem des Umfangs der Andruckrolle übereinstimmt.
42. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest zwei Rollenpaare (40, 42, 44) aufweist.
43. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 40, dadurch gekennzeichnet, dass im Transportweg des Bands (10) zwischen den zwei Rollenpaaren (40, 42) eine Schneideinrichtung (46) zum Ablängen des Bands angeordnet ist.
44. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36-41, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung drei Rollenpaare (40, 42, 44) als die zweite Transporteinrichtung aufweist.
45. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 42, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rolle des Rollenpaars (40, 42) die Antriebsachse aufweist.
46. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 43, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rolle des Rollenpaars (40, 42) die Antriebsachse aufweist und die verbleibende zweite Rolle mit der ersten Rolle synchronisiert ist.
47. Anordnung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle eine Strahlen- wie Laserquelle (19) ist.
48. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung (20) der Strahlenquelle (19) über eine strahlführende und/oder - formende Optik (22) dem Fügebereich zwischen dem Element (10) und dem Bauteil (12) zuführbar ist.
49. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (10) derart dem Bauteil (12) zuführbar ist, dass sich zwischen diesen ein Zwickel (18) ausbildet, in den die zum Fügen erforderliche Energie unmittelbar einbringbar ist.
50. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung (20) fokussiert oder defokussiert in den Zwickel (18) gelangt.
51. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 48, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement (14) vorgeheizt ist.
52. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 49, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rollenpaar (40, 42, 44) vorgeheizt ist.
53. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 50, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement (14) eine Wärmesenke ist.
54. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36-51, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Vibrationseinrichtung zur Übertragung von Vibration in den Fügebereich (18) umfasst.
55. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Zuführung von Flussmittel in den Fügebereich (18) umfasst.
56. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckrolle (50, 52) ein unverzahntes Kegelband ist.
57. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 36 - 54, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor Wärmestrahlung misst und z. B. eine Wärmebildkamera oder ein Pyrometer (60) ist.
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