專利名稱：將元件熱連接在基板上的設(shè)備、自動裝配機(jī)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的設(shè)備。此外本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求8的前序部分所述的、用于將電子和/或機(jī)械元件裝配在基板的至少一個第一側(cè)面上的自動裝配機(jī)，以及一種根據(jù)權(quán)利要求10的前序部分所述的、用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的焊接方法。
背景技術(shù)：
在裝配技術(shù)中，電子部件安裝在基板上、特別是電路板上。這特別借助于焊接連接進(jìn)行，其中焊料安置在各個組件之間并且該夾層結(jié)構(gòu)特別地在熔爐中進(jìn)行加熱。在此證明為有問題的是，連接位置和各個組件部分地經(jīng)受有害的熱量。這就是說，在這樣的焊接過程中將可能損壞對溫度敏感的組件。如果利用其對組件、特別是熱敏感的組件進(jìn)行焊接連接而加載的溫度不夠高，那么存在的危險是，獲得的連接位置非常脆弱并且可能松脫。當(dāng)今的現(xiàn)有技術(shù)是，例如僅僅由幾納米厚的鋁和鎳層構(gòu)成的活性、放熱的金屬薄膜作為用于焊劑的熱源，即不僅用于低熔度的也用于高熔度的焊料。由US 2005/0121499 Al已知，電子元件連接在基板上，其方法是將電子和/或機(jī)械元件的接觸面和稱為連接墊的接觸面之間的活性的、納米結(jié)構(gòu)的金屬薄膜布置在基板上、特別是電路板上并且相鄰于一個或多個硬焊料或焊料的層面?；钚缘?、納結(jié)構(gòu)的金屬薄膜用作局部的熱源，用于將焊料層或硬焊料層熔化。已知的是，薄膜部件被置入適當(dāng)?shù)奈恢弥胁⑶夷芡ㄟ^能量脈沖點(diǎn)燃。對此，不需要的是，不必機(jī)械地接觸各個薄膜部件。在接觸面的區(qū)域中激活或燃燒活性的、放熱的金屬薄膜是有問題的，這是因?yàn)樵摻佑|面通過元件或基板覆蓋了。因此放熱的金屬薄膜僅僅在暴露的邊緣區(qū)域上激活，由此在朝向元件的接觸面上并且在基板的接觸面上激活放熱的金屬薄膜變得困難，并且不均勻地進(jìn)行，或者并不能確保在焊劑中均勻的發(fā)熱。因此引起錯誤地或劣質(zhì)地保持的焊接連接。由DE 3834147 Al已知了，摻雜了燃燒物顆?；蚱鸨庮w粒的焊膏斑點(diǎn)可以在其暴露的邊界上借助于由“上方”或由側(cè)面作用的激光束點(diǎn)燃并且加熱。這里也能非最佳地在焊膏斑點(diǎn)的中央點(diǎn)燃摻雜了燃燒物顆?；蚱鸨庮w粒的焊膏斑點(diǎn)，這是因?yàn)榧す馐鴥H僅能夠指向摻雜了燃燒物顆粒或起爆藥顆粒的焊膏斑點(diǎn)的邊緣區(qū)域。這可以如已經(jīng)提到的那樣導(dǎo)致在焊劑中不均勻的發(fā)熱。此外在事先說明的焊接過程中不利的是，不能自動點(diǎn)燃或激活活性的、放熱的金屬薄膜。用于啟動反應(yīng)的能量輸入通過短路來手動地實(shí)現(xiàn)或者通過借助于另外的能量源、 例如激光進(jìn)行激勵來手動地實(shí)現(xiàn)。在至今已知的應(yīng)用中，放熱的金屬薄膜或者納米薄膜通過薄膜與電源的接觸通過短路來點(diǎn)燃或激活，對此必須借助于觸針來產(chǎn)生用于每個單獨(dú)的薄膜部件的連接。然而特別對于位于覆蓋在元件下方或者該元件的接觸面下方的薄膜部件而言，利用現(xiàn)有的方法不可能或幾乎不可能接觸并進(jìn)而激活薄膜部件。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提出一種設(shè)備、一種自動裝配機(jī)和一種方法，它們能夠?qū)崿F(xiàn)將布置在電子元件的接觸面和基板上的接觸面之間的活性的、放熱的燃燒物簡單、安全并且目標(biāo)精準(zhǔn)地點(diǎn)燃或者激活。特別應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動激活金屬薄膜。該目的根據(jù)本發(fā)明，通過具有根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1所述的特征的、用于將電子和/ 或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的設(shè)備，通過具有根據(jù)權(quán)利要求8所述的特征的、用于將元件裝配在基板的至少一個第一側(cè)面上的自動裝配機(jī)，以及通過具有根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求10所述的特征的、用于將元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的焊接方法來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明另外的特征和細(xì)節(jié)由從屬權(quán)利要求、說明書和附圖給出。與根據(jù)本發(fā)明說明的設(shè)備相結(jié)合，特征和細(xì)節(jié)也在此顯而易見地適用于與根據(jù)本發(fā)明的自動裝配機(jī)以及根據(jù)本發(fā)明的焊接方法，并且反之亦然，從而可以始終交替地參考對于本發(fā)明各個方面的公開。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該目的通過用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備具有基板保持裝置和/或基板傳輸單元以及能量源，能量源用于將輻射或能量脈沖發(fā)射或指向到可定位在每一個元件和基板的第一側(cè)面之間的燃燒物上，其中能量源可移動地布置在基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上，以便輻射或能量脈沖指向基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面；或者其中偏轉(zhuǎn)件可移動地布置在基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上，其中偏轉(zhuǎn)件和能量源連接，以便由能量源發(fā)射的輻射或由能量源發(fā)射的能量脈沖對準(zhǔn)基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面。該基板特別是電路板的基板經(jīng)過基板保持裝置或基板傳輸單元供應(yīng)至確定的工作位置，在該位置中可以對基板進(jìn)行加工。此外基板的厚度不同。優(yōu)選地，基板或電路板相對薄地設(shè)計?？梢詾榛逖b配不同的元件。因此例如電子元件、機(jī)械元件或其他的元件可以熱連接在基板上。該設(shè)備具有能量源，該能量源被設(shè)計以發(fā)射輻射或能量脈沖。輻射例如可以具有紅外線輻射或者激光輻射。能量源例如可以發(fā)出激光脈沖形式的能量脈沖。此外能量脈沖可以是電脈沖或壓力脈沖。能量源被設(shè)計以便輻射或能量脈沖指向可定位在每一個元件和基板的第一側(cè)面之間的燃燒物。因此能量源這樣布置在設(shè)備上，即能量源可移動地布置在基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上，以便輻射或能量脈沖指向基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上，或者在該設(shè)備中偏轉(zhuǎn)件可移動地布置在基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上，其中偏轉(zhuǎn)件和能量源連接，以便由能量源發(fā)射的輻射或由能量源發(fā)射的能量脈沖指向基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上。通過該設(shè)備或者能量源的相對于基板的特殊布置，可以將燃燒物特別簡單地激活，而不使元件承受能量脈沖并進(jìn)而不會損壞元件?；鍍?yōu)選地具有孔，輻射或能量脈沖可以通過這些孔直至達(dá)到布置在基板的遠(yuǎn)離元件的第一側(cè)面上的燃燒物處。優(yōu)選地，在基板上設(shè)置大量的孔。 這些孔有利地非常小地設(shè)計。輻射或由能量源發(fā)射的能量穿過這些孔導(dǎo)向并且可以因此激活燃燒物。在基板中的孔正好布置在該處，即應(yīng)在基板的第一側(cè)面上裝配元件的地方。為了打開在基板的至少第一側(cè)面上的孔，設(shè)置接觸面，即所謂的連結(jié)墊。在該接觸面上可以分別布置焊劑、例如鍍錫形式的焊料和燃燒物。元件分別覆蓋孔的開口、在基板上的接觸面(即連接墊)、焊劑以及燃燒物。燃燒物可以通過孔由“下方”通過輻射或能量脈沖激活。這樣的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)安全并且簡單地激活通常在元件下面難于接近的位置上的燃燒物?？赏ㄟ^在基板中的孔從“下方”接近燃燒物或焊接位置。為了使輻射或能量脈沖可以導(dǎo)向到在基板的至少第一側(cè)面上的每個焊接位置或每個燃燒物，能量源或與能量源連接的偏轉(zhuǎn)件可移動地布置。以這種方式和方法，輻射或能量脈沖可以引導(dǎo)通過在基板中的每個孔。因此能量源自身或者僅僅偏轉(zhuǎn)件可以運(yùn)動。在第二種情況下，能量源固定在用于將元件熱連接在基板上的設(shè)備上。由能量源發(fā)射的輻射或由能量源發(fā)出的能量脈沖然后經(jīng)過偏轉(zhuǎn)件導(dǎo)入基板中的孔并且進(jìn)而傳導(dǎo)給在基板的面對設(shè)置的側(cè)面上的燃燒物。借助于設(shè)備可以這樣設(shè)計電子和/或機(jī)械的元件或組件，即可以實(shí)現(xiàn)自動激活或點(diǎn)燃燃燒物，其中元件事先安裝在基板的至少第一側(cè)面上的適合的位置上。這實(shí)現(xiàn)了，即為此不必機(jī)械地接觸每個單獨(dú)的燃燒物或每個單獨(dú)的焊接位置。能量源或偏轉(zhuǎn)件可以二維或三維地運(yùn)動。特別有利地，即能量源或偏轉(zhuǎn)件至少能夠二維地、優(yōu)選地是水平地、這就是說在X和Y方向上運(yùn)動。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的改進(jìn)方案，在該設(shè)備中提出，能量源或偏轉(zhuǎn)件布置在至少可二維運(yùn)動的平面臺上、特別是帶有平面-伺服-步進(jìn)電機(jī)的定位系統(tǒng)上，其中平面臺布置在保持在基板保持裝置和/或基板傳輸單元上的基板的下方。這就是說，平面臺可以優(yōu)選地在平行于定位了的基板延伸的平面中運(yùn)動，在基板上裝配了元件。由此可以將能量源或偏轉(zhuǎn)件移動到基板中的孔的下面，以便輻射或能量脈沖定向地輸送通過各自的孔。平面臺有利地在水平的平面中運(yùn)動，從而可以采用在X-/Y-延伸中的所有的位置。附加地可以提出，平面臺也可以垂直地、即在Z方向上運(yùn)動，在該方向上平面臺運(yùn)動到基板上或者由基板運(yùn)動離開。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選的改進(jìn)方案，在該設(shè)備中提出，能量源是用于發(fā)射激光束的激光源，并且偏轉(zhuǎn)件包括用于使激光束對準(zhǔn)的偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件。激光源發(fā)射激光束或激光脈沖，激光束/脈沖可以這樣地對準(zhǔn)，即激光束/脈沖可以導(dǎo)向通過在基板中的孔，以便從“下方”激活燃燒物。偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件使激光束或激光脈沖對準(zhǔn)，從而能夠使激光束或激光脈沖導(dǎo)向通過在基板中的每一個孔。通過激光源或偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件在基板下面的特殊的布置，也有可能的是，激光束在基板中穿孔形成孔。這意味著，首先沒有用于使激光束引導(dǎo)穿過的孔的基板、特別是電路板可以應(yīng)用在這樣的設(shè)備中。這些孔可以通過激光束生成。此外可以通過激光源相應(yīng)地確定或調(diào)節(jié)激光束的強(qiáng)度或密集度。由此，即激光束指向基板的第二側(cè)面上，可以簡單地在基板中穿孔形成孔，而不會阻礙或損壞在基板的第一側(cè)面上的元件。有利地，基板較薄地設(shè)計。特別地使用所謂的薄膜基板。此外為基板選擇適合的材料，該材料能夠使激光束可以在基板上穿孔形成孔。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的改進(jìn)方案，在該設(shè)備中提出，用于接收激光輻射的偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件通過柔性的光波導(dǎo)體與激光源連接。激光源可以在該情況下固定地布置在設(shè)備中，例如鄰近可移動的平面臺。在可移動的平面臺上布置的偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件通過柔性的光波導(dǎo)體和激光源連接。由激光源發(fā)射的激光束通過柔性的光波導(dǎo)體傳輸給偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件并且由偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件相應(yīng)地對準(zhǔn)，以便最佳地、即垂直地碰到基板上。光波導(dǎo)體優(yōu)選地通過例如在拖鏈中的軟管鋪設(shè)。附加地可以在用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的設(shè)備中提出，設(shè)置準(zhǔn)直儀用于產(chǎn)生激光束的平行的激光束走向。準(zhǔn)直儀優(yōu)選地直接在偏
6轉(zhuǎn)光學(xué)部件前安置在柔性的光波導(dǎo)體的端部上。此外一個設(shè)備是優(yōu)選的，在該設(shè)備中設(shè)置了用于定位和保持一個或多個元件的保持裝置、特別是吸管。保持裝置或吸管優(yōu)選地是裝配頭的部件或者由裝配頭保持并且導(dǎo)向。 在此有利的是，一個或多個元件在其對應(yīng)的燃燒物激活期間通過保持裝置進(jìn)行保持。通過在激活期間或在焊接過程期間對一個或多個元件的保持，避免了元件由于燃燒物、例如是活性的、放熱燃燒物的爆炸類型的反應(yīng)而在激活燃燒物后改變元件的位置。通過該設(shè)備也可以顯而易見地在基板的兩側(cè)裝配元件。根據(jù)基板如何保持在基板保持裝置或基板傳輸單元上而定，可以可選地將元件熱連接在基板的第一或第二側(cè)面上。 如果第一側(cè)面已經(jīng)裝配了元件，那么還要注意的是，由能量源發(fā)射的輻射或能量脈沖從已經(jīng)裝配的元件旁邊經(jīng)過，以便不損壞元件。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，該目的通過用于將電子和/或機(jī)械元件裝配在基板的至少一個第一側(cè)面上的自動裝配機(jī)來實(shí)現(xiàn)，該自動裝配機(jī)具有至少一個用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的設(shè)備，其中根據(jù)本發(fā)明的第一方面設(shè)計用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的設(shè)備。用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的設(shè)備具有基板保持裝置和/或基板傳輸單元以及能量源，用于將輻射或能量脈沖發(fā)射或指向可定位在每一個元件和基板的第一側(cè)面之間的燃燒物，其中能量源可移動地布置在基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上，以便輻射或能量脈沖指向基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上；或者其中偏轉(zhuǎn)件可移動地布置在基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上，其中偏轉(zhuǎn)件和能量源連接，以便由能量源發(fā)射的輻射或由能量源發(fā)射的能量脈沖指向基板的遠(yuǎn)離元件的第二側(cè)面上。這樣設(shè)計的自動裝配機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)安全、簡單并且自動地將元件熱連接在基板上、特別是電路板上。與焊劑接觸直接的燃燒物可以單獨(dú)地布置在相應(yīng)的接觸面上。優(yōu)選地通過設(shè)備或通過自動裝配機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)，即燃燒物以燃燒物薄膜的形式緊貼在基板上。燃燒物薄膜優(yōu)選地設(shè)計為金屬薄膜，該金屬薄膜具有幾納米厚的、由鋁和鎳構(gòu)成的層面。活性的、放熱的燃燒物或者燃燒物薄膜用作熱源，用于在元件和基板之間進(jìn)行焊接連接。通過在自動裝配機(jī)中特別設(shè)計的設(shè)備、特別是可移動的平面設(shè)計的平面臺，能量源的輻射或能量脈沖相應(yīng)地對準(zhǔn)，從而可以利用來自下方的激光束或者利用來自下方的能量脈沖激活布置在基板表面的燃燒物薄膜或者布置在該處的燃燒物。根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的改進(jìn)方案可以在自動裝配機(jī)中提出，設(shè)置有用于將活性的、放熱的金屬薄膜供應(yīng)到基板的至少一個第一側(cè)面的供應(yīng)裝置。因此活性的、放熱的金屬薄膜在裝配元件之前安置在基板表面上。這樣地構(gòu)成活性的、放熱的金屬薄膜，即燃燒物緊貼在基板的每個接觸面上，這就是說緊貼在每個連接墊上，元件應(yīng)固定在該接觸面上。 此外這樣地將金屬薄膜緊貼在基板的至少第一側(cè)面的上側(cè)上的接觸面上，即在金屬薄膜中的燃燒物和接觸面上具有的焊劑接觸。由此，燃燒物在激活之后基于形成的熱量可以將焊劑適合地熔化。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，該目的通過借助于焊劑和燃燒物通過將每一個元件的接觸面與基板的至少第一側(cè)面上的接觸面連接，從而用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個第一側(cè)面上的焊接方法來實(shí)現(xiàn)，其中該方法的特征在于以下方法步驟a)基板借助于基板保持裝置和/或基板傳輸單元定位在可移動的能量源上方或者定位在與能量源可移動地連接的偏轉(zhuǎn)件的上方，b)燃燒物布置或被布置在基板的第一側(cè)面上的那些應(yīng)布置有元件的接觸面上，c)元件為了固定在基板的第一側(cè)面上的各個接觸面上，單獨(dú)或同時定位在各個接觸面和各個燃燒物之上或之前，d)由能量源發(fā)射輻射或者能量脈沖，并且指向基板的第二側(cè)面，其中輻射或能量脈沖依次或同時集中于基板的位置上，燃燒物在第一基板側(cè)面上的這些位置上布置在接觸面上，并且元件定位在該位置上，e)輻射或能量脈沖穿透基板，碰到燃燒物并且將燃燒物激活或點(diǎn)燃，f)在激活或點(diǎn)燃燃燒物之后釋放的熱能使焊劑熔化，該焊劑布置在元件的接觸面上和/或基板的第一側(cè)面上的接觸面上和/或燃燒物上，由此元件連接在基板的至少第一側(cè)面上的接觸面上。燃燒物優(yōu)選的是活性的、放熱的燃燒物?；澹瑑?yōu)選的是電路板，借助于基板保持裝置和/或基板傳輸單元定位在可移動的能量源上方或者和能量源可移動地連接的偏轉(zhuǎn)件的上方。能量源特別設(shè)計為激光源、即激光發(fā)生器。偏轉(zhuǎn)件在該情況下設(shè)計為偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件，其用于將由激光源發(fā)射的激光束相應(yīng)地指向基板或者指向在基板中的孔。在接下來的步驟中，燃燒物，優(yōu)選的是活性的、放熱的燃燒物，特別是以燃燒物薄膜形式的燃燒物布置在基板的第一側(cè)面上的接觸面上。在此，燃燒物至少布置在應(yīng)布置元件的位置上。燃燒物也能夠以燃燒物顆粒的形式布置在連接墊上或基板的表面的焊接位置上。優(yōu)選地，燃燒物顆?？梢該诫s焊劑。隨后，為了固定在基板的第一側(cè)面上的各個接觸面上而將電子和/或機(jī)械元件單獨(dú)或同時定位在各個接觸面和各個燃燒物之上或之前。因此，元件的接觸面接觸了各個燃燒物。為此元件通過保持裝置、特別是吸管保持，其中保持裝置或者吸管優(yōu)選地通過裝配頭保持或者是這種裝配頭的部件。在定位基板、布置燃燒物以及供應(yīng)至少一個元件之后，由能量源發(fā)射輻射或者能量脈沖，并且指向基板的第二側(cè)面，其中，輻射或者能量脈沖可以依次或者同時指向基板的確定的位置，燃燒物在第一基板側(cè)面上的該位置上布置在接觸面上，并且元件定位在該位置上。這就是說，輻射或者能量脈沖可以同時指向基板的一個位置、特別是一個孔，或者指向基板的多個位置、特別是多個孔。由此，即能量源或者偏轉(zhuǎn)件可移動地布置，輻射或能量脈沖可以指向基板的每個任意位置。輻射或者能量脈沖穿透基板以及布置在基板的第一側(cè)面上的接觸面，并且碰到布置在該處的燃燒物，以便激活或點(diǎn)燃燃燒物。在激活或點(diǎn)燃燃燒物之后釋放的熱能使焊劑熔化，該焊劑布置在元件的接觸面上和/或基板的第一側(cè)面上的接觸面上和/或燃燒物上， 由此元件連接在基板的至少第一側(cè)面上的接觸面上，由此元件和基板的、至少第一側(cè)面上的接觸面連接。焊劑，例如低熔度的或高熔度的焊料，可以一方面在接觸面、即連接墊處設(shè)置、特別是集成在基板的第一側(cè)面上。可替換地或附加地，焊劑對此可以布置或集成在每一個元件的接觸面上。因此例如元件的支腳(Beinchen)可以具有焊劑、特別是帶有例如鋅的焊劑。此外可以考慮的是，焊劑可替換地或附加地經(jīng)過燃燒物薄膜供應(yīng)。因此燃燒物薄膜可以具有外部層面，該層面至少逐點(diǎn)地帶有焊劑。優(yōu)選地，在兩側(cè)上的燃燒物由焊劑環(huán)繞。
根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的改進(jìn)方案可以在該焊接方法中提出，即基板、特別是電路板，在每一個接觸面的區(qū)域中具有孔，輻射或能量脈沖通過這些孔可以指向燃燒物、 特別是放熱的燃燒物上。通過這樣設(shè)計的基板、特別是電路板，由能量源發(fā)射的輻射或能量脈沖可以非常簡單精準(zhǔn)地通過基板中的孔引導(dǎo)到各自的焊接位置，以便激活或點(diǎn)燃布置在該處的燃燒物。焊接方法特別優(yōu)選地在于，在該方法中能量源是發(fā)射激光束的激光源，并且基板是薄的薄膜，激光束在該薄膜中穿孔形成孔。這就是說，激光束可以這樣地設(shè)計，即其從基板的第二側(cè)面出發(fā)在基板中穿孔形成孔。激光束此外穿透在基板的第一側(cè)面上的接觸面、 即連接墊，直到激光束碰到燃燒物。根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的改進(jìn)方案，可以在該焊接方法中提出，即能量源、特別是激光源或者偏轉(zhuǎn)件、特別是偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件定位在至少可二維運(yùn)動的平面臺上，其中平面臺布置在保持在基板保持裝置和/或基板傳輸單元上的基板下方；并且通過平面臺在至少X和/或Y方向上的運(yùn)動，將輻射或者能量脈沖依次集中于基板的位置上，燃燒物在第一基板側(cè)面上的該位置上布置在接觸面上，并且元件定位在該位置上。平面臺可以優(yōu)選地在平行于裝配的基板延伸的平面中運(yùn)動。平面臺優(yōu)選地平面地設(shè)計。根據(jù)一個有利的焊接方法，平面臺也可以三維地、即附加垂直地運(yùn)動。根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的改進(jìn)方案，可以在該焊接方法中提出，即燃燒物，特別是活性的、放熱的燃燒物，以薄金屬薄膜形式布置在基板的第一側(cè)面上的接觸面上?？梢酝ㄟ^這樣設(shè)計的設(shè)備或這樣設(shè)計的自動裝配機(jī)將元件自動地?zé)徇B接在基板的至少第一側(cè)面上，設(shè)備/或自動裝配機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)將燃燒物經(jīng)過燃燒物薄膜緊貼在基板上。根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的改進(jìn)方案，可以在該焊接方法中提出，即焊劑布置在薄的燃燒物薄膜的一個或這些外層面上，特別是活性的、放熱的金屬薄膜上。由此，在基板上無需單獨(dú)布置焊劑，這明顯地節(jié)省了時間。燃燒物薄膜因此包括燃燒物和焊劑。這樣預(yù)設(shè)置的燃燒物薄膜緊貼在基板的至少第一側(cè)面上的上側(cè)上。隨后可以直接和元件的熱連接一起開始。


本發(fā)明和其改進(jìn)方案以及其優(yōu)點(diǎn)在下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明。圖中分別示意性地示出圖1是依照根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理的設(shè)備的俯視圖，該設(shè)備用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的側(cè)面上，圖2是根據(jù)圖1的設(shè)備的側(cè)視圖，該設(shè)備用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的側(cè)面上。
具體實(shí)施例方式具有相同功能和工作方式的元件在附圖1和2中分別帶有相同的參考標(biāo)號。在圖1中示意性地在俯視圖中示出了用于將電子和/或機(jī)械元件7熱連接在基板 2的、特別是電路板的至少一個第一側(cè)面3上的設(shè)備1。基板2定位在可移動地布置的平面臺10的上方?；?被基板傳輸單元5保持。此外在基板傳輸單元5的固定的傳輸頰板 16和可移動的傳輸頰板17之間布置了基板2。鄰近平面臺10布置了激光源6、特別是激光發(fā)生器。在可移動的平面臺10上布置了偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件形式的偏轉(zhuǎn)件9，該偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件通過柔性的光波導(dǎo)體11和激光源6連接。由激光源6發(fā)射的激光束通過光波導(dǎo)體11傳輸給直接布置在偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件9之前的準(zhǔn)直儀12。激光束通過準(zhǔn)直儀12彼此平行地取向。平面臺10這樣地取向，即在平行于基板2延伸的平面中取向，即平行的激光束能夠?qū)蛲ㄟ^在基板中的孔18。平面臺10可移動地安置在其中的平面通過X-或Y-箭頭示出?？商鎿Q地，激光束也可以在基板2上穿孔形成孔18，從而使激光束能夠激活或點(diǎn)燃在基板2的第一側(cè)面3上的、未示出的燃燒物。優(yōu)選地利用例如在拖鏈中的軟管鋪設(shè)的光波導(dǎo)體11，以使偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件9在平面臺10上的運(yùn)動。在圖2中在側(cè)視圖中示出了根據(jù)圖1的、用于將電子和/或機(jī)械元件7熱連接在基板2的第一側(cè)面3上的設(shè)備1。基板2，特別是電路板，布置在基板傳輸單元5上或由基板傳輸單元5保持。因此基板2保持在可移動的傳輸頰板17和固定的傳輸頰板16之間。 可移動地安置的平面臺10布置在基板傳輸單元5下方或者基板2的下方。平面臺10的安置空間19在自動裝配機(jī)中以虛線示出。在平面臺10上布置了準(zhǔn)直儀12和固定在準(zhǔn)直儀 12上的(這里以偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件形式的)偏轉(zhuǎn)件9?？拷矫媾_10，這里能量源6以激光發(fā)生器形式布置在設(shè)備1中。由激光發(fā)生器6發(fā)射的激光束通過柔性的光波導(dǎo)體11傳輸給準(zhǔn)直儀12。在激光束碰到偏轉(zhuǎn)件9之前，激光束在準(zhǔn)直儀12中彼此平行地取向。偏轉(zhuǎn)件9在基板2的方向上或在基板2的第二側(cè)面4的方向上引導(dǎo)平行的激光束。偏轉(zhuǎn)件9這樣取向，即激光束穿透通過基板2中的孔18，直至激光束碰到布置在基板2的第二側(cè)面4上的燃燒物8。元件7 由裝配頭的未示出的保持裝置輸送到基板2的側(cè)面4上，以便在該處和基板2熱連接。對此元件7具有接觸面14，該接觸面優(yōu)選地由焊劑設(shè)計而成或者具有焊劑。在基板2的第一側(cè)面3上同樣設(shè)置了接觸面15，該接觸面優(yōu)選地同樣具有焊劑。在兩個接觸面14，15之間布置了帶有燃燒物8的燃燒物薄膜13。優(yōu)選地，燃燒物薄膜13是活性的、放熱的薄金屬薄膜。激光束穿透基板2的第一側(cè)面4上的接觸面15，直到激光束碰到燃燒物薄膜13的燃燒物8并且將其激活。通過激活燃燒物8釋放熱量，該熱量用于熔化焊劑。由此元件7可以和基板2的第一側(cè)面3熱連接。平面臺10優(yōu)選地可移動地布置在平行于基板2延伸的平面中。利用+Y或-Y示出了平面臺10的可能的運(yùn)動方向。將偏轉(zhuǎn)件這樣地布置在可移動的平面臺10上，能夠?qū)崿F(xiàn)從“下方”激活燃燒物薄膜13的燃燒物8。通過該特別的布置和基地2的特別的設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)，能夠簡單并且安全地激活燃燒物薄膜13的、在基板2的第一側(cè)面3和元件7之間活性、放熱的燃燒物8，而不損壞元件7。該設(shè)備能實(shí)現(xiàn)通過非常小的孔、例如穿孔或通孔敷鍍(durchkontaktierimg)利用“來自下方”的激光束進(jìn)行激活，該通孔敷鍍在需要焊接的接觸面的區(qū)域中引入或被引入基板2中，在此存儲的燃燒物薄膜通常設(shè)計為納米薄膜。如果使用的基板足夠薄，例如薄膜基板，那么甚至可以取消孔或穿孔。使用的激光束然后自身鉆孔形成孔并且同時激活活性的、放熱的納薄膜的、位于該位置上的燃燒物?？商鎿Q地，也可以替代燃燒物薄膜或納薄膜例如點(diǎn)燃帶有燃燒物顆粒的焊料膏層。為了使激光束能相應(yīng)地定位，在其中對元件進(jìn)行裝配的裝配機(jī)或自動裝配機(jī)中安裝了平坦的平面臺，該平面臺能使將激光束聚集并且向上偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件非常精確地在孔或目標(biāo)區(qū)域下方進(jìn)行定位，燃燒物薄膜或納米薄膜位于該目標(biāo)區(qū)域中。該方法也特別適合于將兩個部件通過熱工藝、如焊接進(jìn)行連接，在該熱工藝中，連接位置隱藏地位于需要連接的部件之間。在該情況下，基板由激光束穿透，活性的、放熱的燃燒物薄膜和焊劑布置在該基板的第一側(cè)面上。該穿透取決于構(gòu)成基板的材料實(shí)現(xiàn)或者通過纖細(xì)的穿孔或者對于適合的材料直接利用激光束無穿孔地實(shí)現(xiàn)。激光發(fā)生器在此位于平面臺旁邊并且激光束經(jīng)過可移動的光波導(dǎo)體導(dǎo)入準(zhǔn)直儀和偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件，該光波導(dǎo)體利用例如在拖鏈中的軟管鋪設(shè)。 因此可以利用相同的裝配機(jī)或相同的自動裝配機(jī)對必須的活性的、放熱的燃燒物薄膜進(jìn)行裝配，它們相似地封裝元件并且優(yōu)選地經(jīng)過導(dǎo)向模塊提供。
通過用于將電子和/或機(jī)械元件熱連接在基板的至少一個側(cè)面上的設(shè)備以及方法，從下方不易接近、但也可接近的焊接位置通過非常小的穿孔而變得可接近，這可能使標(biāo)準(zhǔn)自動裝配機(jī)這樣地改裝，即其中封裝了燃燒物的燃燒物薄膜或納米薄膜可以用機(jī)器裝配。通過安裝可在X/Y中自由定位的能量源，例如激光源允許在裝配過程之后立即執(zhí)行通過激活活性的、放熱的燃燒物薄膜來進(jìn)行的焊接過程，這局部地限制并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對需要焊接的元件溫度保護(hù)。通過使用通常的自動裝配機(jī)和使用現(xiàn)有的構(gòu)造空間可以理想地使用用于通過活性的、放熱的燃燒物薄膜引發(fā)焊接過程的自動裝配機(jī)的功能，在自動裝配機(jī)必須對燃燒物薄膜和元件進(jìn)行裝配并且同時將元件在焊接時保持在其額定位置中。
或機(jī)械元件的設(shè)備參考標(biāo)號表
1用于熱連接電子和
2基板
3基板的第一側(cè)面
4基板的第二側(cè)面
5基板傳輸單元
6能量源
7元件
8燃燒物
9偏轉(zhuǎn)件/偏轉(zhuǎn)光學(xué)
10平面臺
11光波導(dǎo)體
12準(zhǔn)直儀
13燃燒物薄膜
14元件的接觸面
15基板的接觸面
16固定的傳輸頰板
17可移動的傳輸頰板
18基板中的孔
19平面臺的安置空間
權(quán)利要求
1.一種用于將電子和/或機(jī)械元件(7)熱連接在基板O)的至少一個第一側(cè)面(3) 的設(shè)備(1)，具有基板保持裝置和/或基板傳輸單元(5)以及能量源(6)，用于將輻射或能量脈沖發(fā)射和指向到可定位在每個所述元件(7)和所述基板( 的所述第一側(cè)面( 之間的燃燒物(8)上，其特征在于，所述能量源(6)可移動地布置在所述基板( 的遠(yuǎn)離所述元件(7)的第二側(cè)面(4)上，以便所述輻射或所述能量脈沖指向所述基板O)的遠(yuǎn)離所述元件(7)的所述第二側(cè)面；或者偏轉(zhuǎn)件(9)可移動地布置在所述基板O)的遠(yuǎn)離所述元件(7)的所述第二側(cè)面(4)上，其中所述偏轉(zhuǎn)件(9)和所述能量源(6)連接，以便由所述能量源(6)發(fā)射的所述輻射或由所述能量源(6)發(fā)射的所述能量脈沖對準(zhǔn)所述基板( 的遠(yuǎn)離所述元件(7)的所述第二側(cè)面(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述能量源(6)或所述偏轉(zhuǎn)件(9)布置在至少可二維移動的平面臺(10)上，其中所述平面臺(10)布置在保持在所述基板保持裝置和/或基板傳輸單元( 上的所述基板O)的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中至少任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述能量源(6)是用于發(fā)射激光束的激光源并且所述偏轉(zhuǎn)件(9)包括用于使所述激光束對準(zhǔn)的偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備(1)，其特征在于，用于接收所述激光束的所述偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件(9)通過柔性的光波導(dǎo)體(11)與所述激光源連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中至少任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，設(shè)置用于產(chǎn)生平行的激光束走向的準(zhǔn)直儀(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述準(zhǔn)直儀(1 直接在所述偏轉(zhuǎn)件 (9)之前安置在柔性的所述光波導(dǎo)體(11)端部上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中至少任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，設(shè)置用于定位并且保持一個或多個所述元件(7)的保持裝置，特別是吸管。
8.一種用于將電子和/或機(jī)械元件(7)裝配在基板( 的至少一個第一側(cè)面C3)上的自動裝配機(jī)，具有至少一個用于將所述電子和/或機(jī)械元件(7)熱連接在所述基板O)的至少一個第一側(cè)面(3)上的設(shè)備(1)，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1至7中至少任一項(xiàng)設(shè)計用于將電子和/或機(jī)械的所述元件(7)熱連接在所述基板O)的至少一個第一側(cè)面(3)上的所述設(shè)備(1)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動裝配機(jī)，其特征在于，設(shè)置有用于將燃燒物薄膜(13)，尤其是活性的、放熱的金屬薄膜供應(yīng)到所述基板( 的至少一個第一側(cè)面C3)上的供給裝置。
10.一種焊接方法，用于借助于焊劑和燃燒物⑶將每個元件(7)的接觸面(14)連接至基板O)的至少第一側(cè)面(3)的接觸面(1 來將電子和/或機(jī)械的所述元件(7)熱連接在所述基板O)的至少一個第一側(cè)面C3)上，其特征在于，a)所述基板( 借助于基板保持裝置和/或基板傳輸單元( 定位在可移動的能量源 (6)上方或者定位在與所述能量源(6)可移動地連接的偏轉(zhuǎn)件(9)的上方，b)所述燃燒物(8)布置或被布置在所述基板( 的所述第一側(cè)面( 上的那些應(yīng)布置有所述元件(7)的接觸面(1 上，c)所述元件(7)為了固定在所述基板O)的所述第一側(cè)面C3)上的各個所述接觸面 (15)上，單獨(dú)或同時定位在各個接觸面(1 和各個燃燒物(8)之上或之前，d)由所述能量源(6)發(fā)射輻射或者能量脈沖，并且指向到所述基板O)的第二側(cè)面 (4)上，其中所述輻射或所述能量脈沖依次或同時指向到所述基板O)的多個位置上，所述燃燒物(8)在所述第一基板側(cè)面( 上的這些所述位置上布置在所述接觸面(1 上，并且所述元件(7)定位在所述位置上，e)所述輻射或所述能量脈沖穿透所述基板O)，碰到所述燃燒物( 并且將所述燃燒物激活或點(diǎn)燃，f)在激活或點(diǎn)燃所述燃燒物(8)之后釋放的熱能使焊劑熔化，所述焊劑布置在所述元件(7)的所述接觸面(14)上和/或所述基板( 的所述第一側(cè)面C3)上的所述接觸面(15) 上和/或所述燃燒物(8)上，由此所述元件(7)連接在所述基板O)的至少第一側(cè)面(3) 上的所述接觸面(1 上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的焊接方法，其特征在于，所述燃燒物(8)是活性的、放熱的燃燒物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的焊接方法，其特征在于，所述基板O)，優(yōu)選的是電路板，在每一個接觸面(1 的區(qū)域中具有孔，所述輻射或所述能量脈沖通過所述孔指向到所述燃燒物(8)上，特別是所述活性的、放熱的燃燒物上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中至少一項(xiàng)所述的焊接方法，其特征在于，所述能量源(6) 是發(fā)射激光束的激光源。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的焊接方法，其特征在于，所述基板( 是薄的薄膜，所述激光源(6)發(fā)射的所述激光束在所述薄膜中穿孔形成所述孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中至少一項(xiàng)所述的焊接方法，其特征在于，所述能量源(6)、 特別是激光源或者所述偏轉(zhuǎn)件(9)、特別是偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件定位在至少可二維運(yùn)動的平面臺 (10)上，其中所述平面臺(10)布置在保持在基板保持裝置和/或基板傳輸單元(5)上的所述基板( 下方；并且通過所述平面臺(10)在至少X和/或Y方向上的運(yùn)動，將所述輻射或者所述能量脈沖依次指向到所述基板O)的多個位置上，所述燃燒物(8)特別是所述活性的、放熱的燃燒物在所述基板的第一側(cè)面( 上的所述位置上布置在所述接觸面(15) 上，并且所述元件(7)定位在所述位置上。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中至少一項(xiàng)所述的焊接方法，其特征在于，所述燃燒物(8)， 特別是所述活性的、放熱的燃燒物，以薄的燃燒物薄膜(13)，特別是活性的、放熱的金屬薄膜的形式布置在所述基板O)的所述第一側(cè)面C3)上的所述接觸面(1 上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的焊接方法，其特征在于，所述焊劑布置在薄的所述燃燒物薄膜(1 的一個或多個外層上，特別是薄的所述活性的、放熱的金屬薄膜上。
全文摘要
將電子和/或機(jī)械元件(7)熱連接在基板(2)的至少一個第一側(cè)面(3)上的設(shè)備(1)，其中能量源(6)可移動地布置在基板的遠(yuǎn)離元件(7)的第二側(cè)面(4)上，以便輻射或能量脈沖指向基板(2)的遠(yuǎn)離元件(7)的第二側(cè)面(4)；或者偏轉(zhuǎn)件(9)可移動地布置在基板(2)的遠(yuǎn)離元件(7)的第二側(cè)面(4)上，其中偏轉(zhuǎn)件(9)和能量源(6)連接，以便由能量源(6)發(fā)射的輻射或由能量源(6)發(fā)射的能量脈沖指向基板(2)的遠(yuǎn)離元件(7)的第二側(cè)面(4)。將電子和/或機(jī)械元件(7)裝配在基板(2)的至少一個第一側(cè)面(3)上的自動裝配機(jī)，以及將電子和/或機(jī)械元件(7)熱連接在基板(2)的至少一個第一側(cè)面上的焊接方法。
文檔編號B23K1/005GK102151928SQ201110003139
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者諾伯特·海爾曼 申請人:先進(jìn)裝配系統(tǒng)有限責(zé)任兩合公司