WO2021165130A1 - Laserlöten zum verbinden von elektronikbauteilen - Google Patents

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WO2021165130A1
WO2021165130A1 PCT/EP2021/053302 EP2021053302W WO2021165130A1 WO 2021165130 A1 WO2021165130 A1 WO 2021165130A1 EP 2021053302 W EP2021053302 W EP 2021053302W WO 2021165130 A1 WO2021165130 A1 WO 2021165130A1
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laser beam
soldering
laser
solder
soldering method
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PCT/EP2021/053302
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English (en)
French (fr)
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Andreas Popp
Thomas Rataj
Berthold Schmidt
Stephan Strohmaier
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Trumpf Laser Gmbh
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    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0734—Shaping the laser spot into an annular shape

Definitions

  • the invention relates to a soldering method for connecting electronic components by soldering with a laser beam, a solder being melted with a laser beam.
  • the invention further relates to a soldering device for carrying out the soldering method according to the invention.
  • soldering processes are generally known from the prior art.
  • the solder has to be irradiated for a comparatively long time.
  • the soldering process therefore takes a comparatively long time and is associated with undesirably strong heating of circuit boards and electronic components.
  • the object is thus achieved by a soldering method of the type mentioned at the outset, the laser beam having light in the blue spectral range and / or ultraviolet spectral range.
  • the energy introduced into the solder is significantly higher than with previously used laser beams with wavelengths in the range of 800 nm - 980 nm and more.
  • the soldering process is accelerated with the same laser power. A shorter process time is required per solder joint. This increases productivity with less heating of electronic components and circuit boards. There is almost no thermal stress on the electronic components. Compactly designed circuits can be soldered non-destructively, in particular with regard to thermal diffusion with comparatively small diffusion distances between the functional elements of the respective integrated circuit.
  • soldering process according to the invention can be used especially for reflow soldering to prevent the circuit board and electronic components from heating up too much.
  • the solder for laser beams has at least 20%, in particular at least 30%, preferably at least 40% higher absorption of the laser light than for laser beams with longer wavelengths. Then the heating of components when the solder is irradiated with laser light in the blue and / or ultraviolet spectral range is significantly less than with laser light with wavelengths of more than 500 nm.
  • the solder contains tin, lead, copper and / or silver. This is particularly true within the framework of Directive 2011/65 / EU (RoHS). Tin is characterized by a particularly high level of absorption of blue laser light. This also applies to alloys of tin with lead, copper and / or silver. In particular, the solder has a tin content of more than 80%, preferably more than 90%.
  • the laser beam has light in a wavelength range from 390 nm to 450 nm.
  • the absorption of the laser light increases by the
  • Solder in particular solder containing tin, in the blue spectral range, the smaller the wavelength of the laser light.
  • the laser beam is directed through a fiber optic cable with a multiple clad fiber.
  • the multiple clad fiber can be designed as in the applicant's published patent application DE 10 2010 003 750 A1.
  • the content of DE 10 2010 003 750 A1 is fully incorporated by reference.
  • the multiple clad fiber has, in particular, a core fiber and a core fiber around the giving up ring fiber.
  • an original laser beam is coupled with a first component into the core fiber and a second component into the ring fiber.
  • the fiber optic cable with the multiple clad fiber guides the laser power mainly in the core fiber or in the ring fiber. Thanks to the multiple clad fiber, an easily adaptable intensity profile is achieved depending on the requirements of the soldering process.
  • a Gaussian intensity distribution including for use in soldering processes on soldering surfaces on circuit boards or soldering pads
  • an annular intensity distribution including for use in soldering processes on holes in circuit boards
  • the laser beam has a Gaussian or ring-shaped intensity profile.
  • the ring-shaped intensity distribution is advantageously used to solder electronic components in pre-drilled circuit boards without unnecessarily heating the components and circuit boards.
  • the Gaussian intensity distribution is used in particular when soldering surface-mounted devices (SMD) components. 0- when leaving contacts on integrated circuits (ICs).
  • the laser beam is directed through zoom optics.
  • the intensity distribution which is in particular ring-shaped or Gaussian-shaped, can be adjusted to the soldering points or the soldering pad can be adapted by means of the zoom optics.
  • the laser beam is advantageously directed through a beam switch.
  • the beam switch in particular the beam guidance and / or the intensity distribution of the laser beam, in particular between an annular or Gaussian intensity distribution, can be changed by switching.
  • Another embodiment of the soldering process is characterized by a further laser beam which, preferably at the same time as the laser beam, and in particular parallel to the laser beam, strikes the surface to be soldered.
  • Two parallel laser beams can be affected in particular by occupying two laser outputs from the laser source.
  • the laser beam is preferably directed through a beam splitter.
  • a beam splitter By means of a beam splitter, two, in particular parallel, laser beams can be produced in a comparatively simple manner.
  • the beam splitter is integrated in a laser soldering head. Alternatively, the use of two synchronously inserted machining heads is conceivable.
  • the laser beam is advantageously emitted from a laser diode which, in particular, has gallium nitride.
  • Diode lasers are advantageously inexpensive and energy efficient. They have a small design and the laser beam can be guided in fibers.
  • Diode lasers that emit light in the blue spectral range have gallium nitride (InGaN / GaN) emitters in particular. In particular, these emitters emit radiation in the wavelength range from 390 to 450 nm.
  • a soldering device has a laser beam source which is designed to emit a laser beam with light in the blue or ultraviolet wavelength range. With such a soldering device, the soldering process can be particularly time-saving and with little heating of the parts to be soldered. carry out the components.
  • the soldering device has at least one multiple clad fiber and is designed to carry out a method described here.
  • the soldering device can be designed at least partially as in the published patent application DE 10 2010 003 750 A1 of the applicant. The content of DE 10 2010 003 750 A1 is fully incorporated by reference (incorporated by reference).
  • FIG. 1 shows a schematic view of an embodiment of the soldering device
  • FIG. 2 shows a schematic view of a beam splitter of the soldering device
  • Fig. 3 shows a reflection and an absorption spectrum of tin.
  • the soldering device 10 shown in Fig. 1 for connecting electronic components 12a, 12b (here a component 12a on a circuit board 12b) emits a first and a second laser beam 14a, 14b in the blue spectral range or the ultraviolet spectral range for increased absorption of the laser light by what is used for soldering Solder 16.
  • a first and a second laser beam 14a, 14b emits a first and a second laser beam 14a, 14b in the blue spectral range or the ultraviolet spectral range for increased absorption of the laser light by what is used for soldering Solder 16.
  • several contacts 18a, 18b of the electronic components 12a, 12b can be soldered at the same time and thus prevent the respective electronic component 12a, 12b from tipping over (“tombstone effect”).
  • the solder 16 in particular comprises tin Laser beams 14a, 14b are directed by optical fiber cables 20a, 20b from their respective output on a laser beam source 21, in particular a laser diode with a gallium nitride emitter, to the respective soldering point 22a, 22b
  • Optical fiber cables 20a, 20b each have a multiple clad fiber 24a, 24b in order to be able to flexibly adjust the intensity distribution of the laser beams 14a, 14b.
  • the laser beams 14a, 14b are each focused on the respective soldering point 22a, 22b by zoom optics 26a, 26b.
  • Beam switches 28a, 28b are used to switch between
  • a beam splitter 30 is shown, in particular as an alternative to the use of two optical cables 20a, 20b (see Fig. 1), through which a first, incident laser beam 14 (I) with wavelengths in the blue spectral range in the two parallel laser beams 14a, 14b is divided.
  • the beam splitter 30 has in particular a semitransparent mirror 32.
  • Another mirror 34 ensures the parallel alignment of the second laser beam 14b to the first laser beam 14a.
  • the first and second laser beams 14a, 14b are each focused on a soldering point 22a, 22b by means of the zoom optics 26a, 26b.
  • FIG. 3 shows the reflection curve of a tin sample, designated Sn, with a matt surface (dashed line) and a tin sample with a shiny surface (solid line) when irradiated by laser light.
  • the dashed curve applies to matt surfaces, these occur more frequently today due to the ROHS directive and the associated lead-free solders (0.1% weight percent).
  • the solid line shows the absorption or reflection behavior of shiny surfaces. In both cases the reflection decreases with the smaller wavelength of the
  • Laser light from, that is, the absorption increases. At wavelengths in the range of 400 nm, the absorption on a matt surface is approx. 40% greater than at wavelengths in the range of 900 nm.
  • soldering device 10 shown in FIG. 4 only emits a first laser beam 14a in the blue spectral range or ultraviolet spectral range for increased absorption of the laser light by solder 16 used for soldering.
  • solder 16 comprises tin.
  • the laser beam 14a is guided by a fiber optic cable 20a from its respective output on a laser beam source 21, in particular a laser diode with a gallium nitride emitter, to the soldering point 22a.
  • the optical fiber cable 20a has a multiple clad fiber 24a in order to be able to flexibly adjust the intensity distribution of the laser beam 14a.
  • the laser beam 14a becomes focused on the soldering point 22a by zoom optics 26a.
  • a beam switch 28a is used to switch between beam alignments and intensity profiles of the laser beam 14a, in particular to switch between a Gaussian and an annular intensity profile.
  • the invention relates to a soldering method for connecting electronic components 12a, 12b by soldering, in which a solder 16 is melted with a laser beam 14a, 14b, preferably with light in a wavelength range of 300 nm to 450 nm.
  • the efficiency of the process is increased by using solder with a high proportion of tin.
  • the procedure is carried out with a fiber optic cable with a multiple clad fiber.
  • a plurality of laser beams 14a, 14b guided in parallel at least in sections are particularly preferably used.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren zum Verbinden von Elektronikbauteilen (12a, 12b) durch Löten, bei welchem ein Lot (16) mit einem Laserstrahl (14a, 14b) vorzugsweise mit Licht in einem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 450 nm geschmolzen wird. Durch Einsatz von Lot mit hohem Zinnanteil wird die Effizienz des Verfahrens gesteigert. Das Verfahren wird mit einem Lichtleiterkabel (20a, 20b) mit einer Mehrfachclad-Faser (24a, 24b) durchgeführt. Besonders bevorzugt werden mehrere, zumindest abschnittsweise parallel geführte Laserstrahlen (14a, 14b) eingesetzt.

Description

LASERLÖTEN ZUM VERBINDEN VON ELEKTRONIKBAUTEILEN Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren zum Verbinden von Elektronikbauteilen durch Löten mit einem Laserstrahl, wobei ein Lot mit einem Laserstrahl geschmolzen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lötvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Lötverfahrens.
Derartige Lötverfahren sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Dabei muss das Lot vergleichsweise lange bestrahlt werden. Daher nimmt der Lötprozess vergleichsweise viel Zeit in Anspruch und ist mit einer unerwünscht starken Erwärmung von Platinen und Elektronikbauteilen verbunden. Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lötprozess anzugeben, der in einem kurzen Zeitraum durchgeführt werden kann und bei dem eine weniger starke Erwärmung der Elektronikbauteile und Platinen stattfindet. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine Lötvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Lötverfahrens bereitzustellen.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgaben werden durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 8 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Die Aufgabe wird somit gelöst durch ein Lötverfahren der eingangs genannten Art, wobei der Laserstrahl Licht im blauen Spektralbereich und/oder ultravioletten Spektralbereich aufweist. Durch die Verwendung eines Laserstrahls zum kontaktlosen Löten mit Licht im blauen Spektralbereich ist die ins Lot eingebrachte Energie signifikant höher als bei bisher verwendeten Laserstrahlen mit Wellenlängen im Bereich von 800 nm - 980 nm und mehr. Der Lötprozess wird bei gleicher Laserleistung beschleunigt. Es wird eine kürzere Prozesszeit pro Lötstelle benötigt. Dadurch steigt die Produktivität bei geringerer Erwärmung von Elektronikbauteilen und Platine. An den Elektronikbauteilen tritt nahezu keine thermische Belastung auf. Kompakt ausgestaltete Schaltungen können zerstörungsfrei gelötet werden, insbesondere im Hinblick auf eine thermische Diffusion bei vergleichsweise kleinen Diffusionsstrecken zwischen den Funktionseleementen der jeweiligen integrierten Schaltung.
Ein Ablegieren der Leiterbahnen kann ebenso vermieden werden. Das Verdampfen beim Lötprozess und eine damit verbundene Verschmutzung der Elektronikbauteile ist geringer. Das erfindungsgemäße Lötverfahren kann insbesondere beim Reflow-Löten eingesetzt werden, um eine zu starke Erwärmung von Platine und Elektronikbauteilen zu verhindern.
Das Lot für Laserstrahlen weist im blauen Spektralbereich und/oder ultra- violetten Spektralbereich eine um mindestens 20%, insbesondere mindes tens 30%, vorzugsweise mindestens 40% höhere Absorption des Laser lichts auf als für Laserstrahlen mit längeren Wellenlängen. Dann fällt die Erwärmung von Bauteilen bei Bestrahlung des Lots mit Laserlicht im blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich wesentlich geringer aus als bei Laserlicht mit Wellenlängen von mehr als 500 nm.
Das Lot weist Zinn, Blei, Kupfer und/oder Silber auf. Dies insbesondere im Rahmen der Richtlinie 2011/65/EU (RoHS). Zinn zeichnet sich durch eine besonders hohe Absorption von blauem Laserlicht aus. Dies gilt ebenfalls für Legierungen von Zinn mit Blei, Kupfer und/oder Silber. Das Lot weist insbesondere einen Zinnanteil von mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 90% auf.
Der Laserstrahl weist Licht in einem Wellenlängenbereich von 390 nm bis 450 nm auf. Insbesondere steigt die Absorption des Laserlichts durch das
Lot, insbesondere Lot, welches Zinn aufweist, im blauen Spektralbereich an, je kleiner die Wellenlänge des Laserlichts ist.
Der Laserstrahl wird durch ein Lichtleiterkabel mit einer Mehrfachclad-Fa- ser gelenkt. Die Mehrfachclad-Faser kann dabei wie in der veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2010 003 750 Al der Anmelderin ausgebildet sein. Der Inhalt der DE 10 2010 003 750 Al wird dabei vollumfänglich durch Verweis aufgenommen (incorporated by reference). Die Mehrfach clad-Faser weist insbesondere eine Kernfaser und eine die Kernfaser um- gebende Ringfaser auf. Dabei wird insbesondere ein ursprünglicher Laser strahl mit einem ersten Anteil in die Kernfaser und mit einem zweiten An teil in die Ringfaser eingekoppelt. Das Lichtleiterkabel mit der Mehrfach- clad-Faser führt die Laserleistung überwiegend in der Kernfaser oder in der Ringfaser. Durch die Mehrfachclad-Faser wird ein leicht anpassbares Intensitätsprofil je nach Anforderung des Lötprozesses erzielt. Insbeson dere kann eine gaußförmige Intensitätsverteilung (unter anderem zur Ver wendung bei Lötprozessen an Lötflächen auf Platinen bzw. Lötpads) oder eine ringförmige Intensitätsverteilung (unter anderem zur Verwendung bei Lötprozessen an Bohrungen in Platinen) gewählt werden.
Bevorzugte Ausführunasformen und Weiterbildungen Bei bevorzugten Ausgestaltungen weist der Laserstrahl ein gaußförmiges oder ringförmiges Intensitätsprofil auf. Die ringförmige Intensitätsvertei- lung wird vorteilhaft verwendet, um Elektronikbauteile in vorgebohrten Platinen zu verlöten, ohne dabei die Bauteile und Platinen unnötig zu er wärmen. Die gaußförmige Intensitätsverteilung findet insbesondere beim Verlöten von Surface-mounted devices (SMD)-Bauteilen Verwendung. 0- der beim Verläten von Kontakten an integrierten Schaltungen (ICs).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Laserstrahl durch eine Zoomoptik gelenkt. Durch die Zoomoptik kann die Intensitätsverteilung, die insbesondere ringförmig oder gaußförmig ausgebildet ist, an die Löt stellen oder das Lötpad angepasst werden.
Vorteilhaft wird der Laserstrahl durch eine Strahlweiche gelenkt. Durch die Strahlweiche kann insbesondere die Strahlführung und/oder die Intensi tätsverteilung des Laserstrahls, insbesondere zwischen einer ringförmigen oder gaußförmigen Intensitätsverteilung, durch Umschalten geändert wer- den. Eine weitere Ausgestaltung des Lötverfahrens ist durch einen weiteren La serstrahl gekennzeichnet, der, vorzugsweise zeitgleich, mit dem Laser strahl, und insbesondere parallel zu dem Laserstrahl, auf die zu lötende Oberfläche auftrifft. Zwei parallel geführte Laserstrahlen können insbeson dere durch die Belegung von zwei Laserausgängen aus der Laserquelle be wirkt werden. Durch Verwendung zweier Laserstrahlen beim Löten lässt sich insbesondere ein Verkippen der Bauteile („Grabstein- Effekt") verhin dern. Dies betrifft unter anderem die Montage von SMD-Bauteilen, bei de- nen meist zwei gegenüber liegende Kontakte verlötet werden müssen.
Bevorzugt wird der Laserstrahl durch einen Strahlteiler gelenkt. Durch ei nen Strahlteiler lassen sich vergleichsweise einfach zwei, insbesondere pa rallele, Laserstrahlen hersteilen. Der Strahlteiler ist insbesondere in einen Laser-Löt-Kopf integriert. Alternativ denkbar ist die Verwendung von zwei synchron eingesetzten Bearbeitungsköpfen.
Vorteilhaft wird der Laserstrahl aus einer Laserdiode, die insbesondere Galliumnitrid aufweist, abgestrahlt. Diodenlaser sind vorteilhaft preisgüns- tig und energieeffizient. Sie haben eine kleine Bauform und der Laser strahl kann in Fasern geführt werden. Diodenlaser, die Licht im blauen Spektralbereich abstrahlen, weisen insbesondere Galliumnitrid (InGaN / GaN)-Emitter auf. Diese Emitter emittieren insbesondere Strahlung im Wellenlängenbereich von 390 bis 450 nm.
Eine Lötvorrichtung weist eine Laserstrahlquelle auf, die dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl mit Licht im blauen oder ultravioletten Wellenlängen bereich abzustrahlen. Durch eine solche Lötvorrichtung lässt sich der Löt vorgang besonders zeitsparend und mit geringer Erwärmung der zu löten- den Bauteile durchführen. Die Lötvorrichtung weist zumindest eine Mehr- fachclad-Faser auf und ist zur Durchführung eines hier beschriebenen Ver fahrens ausgebildet. Die Lötvorrichtung kann dabei zumindest teilweise wie in der veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2010 003 750 Al der Anmelderin ausgebildet sein. Der Inhalt der DE 10 2010 003 750 Al wird dabei vollumfänglich durch Verweis aufgenommen (incorporated by refe- rence).
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Durch die höhere Absorption im blauen Spektralbereiche kommt es zu einer geringeren Reflexion des Strahls. Folglich werden umliegende Bauteile nicht durch reflektiere Laserstrahlung beschädigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Lötvorrichtung;
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Strahlteilers der Lötvorrichtung;
Fig. 3 zeigt eine Reflexions- bzw. ein Absporptionsspektrum von Zinn. Quelle: M. Greenstein Optical absorption aspects of laser soldering for high density interconnects, 1 November 1989 / Vol. 28, No. 21 / APPLIED OPTICS; Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Lötvorrichtung.
Die in Fig. 1 gezeigte Lötvorrichtung 10 zum Verbinden von Elektronikbauteilen 12a, 12b (hier eines Bauteils 12a auf einer Platine 12b) emittiert einen ersten und einen zweiten Laserstrahl 14a, 14b im blauen Spektralbereich oder ultravioletten Spektralbereich zur erhöhten Absorption des Laserlichts durch zum Löten verwendetes Lot 16. Durch Verwendung mehrerer Laserstrahlen 14a, 14b lassen sich mehrere Kontakte 18a, 18b der Elektronikbauteile 12a, 12b gleichzeitig verlöten und so ein Umkippen des jeweiligen Elektronikbauteils 12a, 12b („Grabsteineffekt") verhindern. Das Lot 16 weist insbesondere Zinn auf. Die Laserstrahlen 14a, 14b werden durch Lichtleiterkabel 20a, 20b von ihrem jeweiligen Ausgang an einer Laserstrahlquelle 21, insbesondere einer Laserdiode mit einem Galliumnitrid-Emitter, zu der jeweiligen Lötstelle 22a, 22b gelenkt. Die
Lichtleiterkabel 20a, 20b weisen jeweils eine Mehrfachclad-Faser 24a, 24b auf, um die Intensitätsverteilung der Laserstrahlen 14a, 14b flexibel einstellen zu können. Die Laserstrahlen 14a, 14b werden durch jeweils eine Zoomoptik 26a, 26b auf die jeweilige Lötstelle 22a, 22b fokussiert. Strahlweichen 28a, 28b dienen zum Umschalten zwischen
Strahlausrichtungen und Intensitätsprofilen der Laserstrahlen 14a, 14b, insbesondere zum Umschalten zwischen einem gaußförmigen und einem ringförmigen Intensitätsprofil. In Fig. 2 ist, insbesondere als Alternative zur Verwendung zweier Licht leiterkabel 20a, 20b (siehe Fig. 1), ein Strahlteiler 30 dargestellt, durch den ein erster, einfallender Laserstrahl 14(I) mit Wellenlängen im blauen Spektralbereich in die zwei parallelen Laserstrahl 14a, 14b aufgeteilt wird. Der Strahlteiler 30 weist hierzu insbesondere einen halbdurchlässigen Spiegel 32 auf. Ein weiterer Spiegel 34 sorgt für die parallele Ausrichtung des zweiten Laserstrahls 14b zu dem ersten Laserstrahl 14a. Der erste und zweite Laserstrahl 14a, 14b werden zum Verlöten der Elektronikbau teile 12a, 12b durch die Zoomoptik 26a, 26b auf jeweils eine Lötstelle 22a, 22b fokussiert.
In Fig. 3 ist die Reflexionskurve einer Zinnprobe, bezeichnet mit Sn, mit einer matten Oberfläche (gestrichelte Linie) und einer Zinnprobe mit einer glänzenden Oberfläche (durchgezogene Linie) bei Bestrahlung durch Laserlicht dargestellt. Die gestrichelte Kurve gilt für matte Oberflächen, diese treten heute gehäuft aufgrund der ROHS-Richtline und den damit verbunden bleifreien Loten (0,1 % Gewichtsprozent) auf. Die durchgezogene Linie gibt das Absorption- bzw. Reflektionsverhalten von glänzenden Oberflächen wieder. In beiden Fällen nimmt die Reflexion mit kleinerer Wellenlänge des
Laserlichts ab, das heißt die Absorption nimmt zu. Bei Wellenlängen im Bereich von 400 nm ist die Absorption bei einer matten Oberfläche ca. 40% größer als bei Wellenlängen im Bereich von 900 nm. Quelle: M. Greenstein Optical absorption aspects of laser sol-dering for high density interconnects, 1 November 1989 / Vol. 28, No. 21 / AP-PLIED OPTICS
Die in Fig. 4 gezeigte Lötvorrichtung 10 emittiert lediglich einen ersten Laserstrahl 14a im blauen Spektralbereich oder ultravioletten Spektralbereich zur erhöhten Absorption des Laserlichts durch zum Löten verwendetes Lot 16. Das Lot 16 weist insbesondere Zinn auf. Der
Laserstrahl 14a wird durch ein Lichtleiterkabel 20a von seinem jeweiligen Ausgang an einer Laserstrahlquelle 21, insbesondere einer Laserdiode mit einem Galliumnitrid-Emitter, zur Lötstelle 22a gelenkt. Das Lichtleiterkabel 20a weist eine Mehrfachclad-Faser 24a auf, um die Intensitätsverteilung des Laserstrahls 14a flexibel einstellen zu können. Der Laserstrahl 14a wird durch eine Zoomoptik 26a auf die Lötstelle 22a fokussiert. Eine Strahlweiche 28a dient zum Umschalten zwischen Strahlausrichtungen und Intensitätsprofilen des Laserstrahls 14a, insbesondere zum Umschalten zwischen einem gaußförmigen und einem ringförmigen Intensitätsprofil.
Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung ein Lötverfahren zum Verbinden von Elektronikbauteilen 12a, 12b durch Löten, bei welchem ein Lot 16 mit einem Laserstrahl 14a, 14b vorzugsweise mit Licht in einem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 450 nm geschmolzen wird. Durch Einsatz von Lot mit hohem Zinnanteil wird die Effizienz des Verfahrens gesteigert. Das Verfahren wird mit einem Lichtleiterkabel mit einer Mehrfachclad-Faser durchgeführt. Besonders bevorzugt werden mehrere, zumindest abschnittsweise parallel geführte Laserstrahlen 14a, 14b eingesetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Lötverfahren zum Verbinden von Elektronikbauteilen (12a, 12b) durch Löten mit einem Laserstrahl (14a, 14b), wobei ein Lot (16) mit einem Laserstrahl (14a, 14b) geschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (14a, 14b) Licht im blauen Spektralbereich und/oder ultravioletten Spektralbereich aufweist, wobei das Lot (16) für Laserstrahlen (14a, 14b) im blauen Spektralbereich und/oder ultravioletten Spektralbereich eine um mindestens 20%, insbeson dere mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 40% höhere Ab sorption des Laserlichts aufweist als für Laserstrahlen mit größeren Wellenlängen, wobei das Lot (16) Zinn, Blei, Kupfer und/oder Silber aufweist, wobei der Laserstrahl (14a, 14b) Licht in einem Wellenlän genbereich von 390 nm bis 450 nm aufweist und wobei der Laser strahl (14a, 14b) durch ein Lichtleiterkabel (20a, 20b) mit einer Mehrfachclad-Faser (24a, 24b) gelenkt wird.
2. Lötverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (14a, 14b) ein gaußförmiges oder ringförmiges Intensi tätsprofil aufweist.
3. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (14a, 14b) durch eine Zoomoptik (26a, 26b) gelenkt wird.
4. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (14a, 14b) durch eine Strahl weiche (28a, 28b) gelenkt wird.
5. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch einen weiteren Laserstrahl (14a, 14b), der insbeson dere parallel zu dem Laserstrahl (14a, 14b) auf die zu lötende Ober- fläche auftrifft.
6. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (14a, 14b) durch einen Strahl teiler (30) gelenkt wird.
7. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (14a, 14b) aus einer Laserdi ode, die insbesondere Galliumnitrid aufweist, abgestrahlt wird.
8. Lötvorrichtung (10) mit einer Laserstrahlquelle (21) zur Durchfüh rung eines Lötverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprü che, die dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl (14a, 14b) mit Licht im blauen oder ultravioletten Wellenlängenbereich abzustrahlen.
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