DE19839014A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht-kontaktierendes Löten - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht-kontaktierendes LötenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das Verbinden von
optischen Elementen wie einem optischen Wellenleiter, einem
optischen Kollimator, einem optischen Dämpfer, einem optischen
Isolator usw. und insbesondere eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen durch nicht
kontaktierendes Löten.
Es bestehen mehrere bekannte Verfahren zum Löten von
elektronischen Bauelementen und von optischen Elementen. Ein
erstes Verfahren besteht darin, einen zu verbindenden Teil mit
Hilfe eines Lötkolbens zu erhitzen und dann Lot zuzuführen. Ein
zweites Verfahren besteht darin, einen Hochfrequenz-Induktionsheizer
um die optischen Elemente herum anzuordnen und
dann eine konstante Hitze auf den durch das Hochfrequenz-Heizen
zu verbindenden Teil wirken zu lassen. Ein drittes Verfahren
besteht darin, ein Löten durchzuführen, wobei eine
Laserlichtquelle als Wärmequelle verwendet wird. Dieses
Verfahren kann dann verwendet werden, wenn der Lötkolben wegen
der hohen Packdichte nicht verwendet werden kann oder wenn eine
Massenproduktion von vielen zu verbindenden Teilen zu
bewerkstelligen ist. Ein derartiges Verfahren ist zum Beispiel
in dem US-Patent 4,963,714 (Joseph R. Adamski et al.) mit dem
Titel "Diode Laser Soldering System" angegeben. Schließlich
besteht ein viertes Verfahren darin, Hitze auf die zu
verbindenden Teile wirken zu lassen, indem ein Lichtpfad unter
Verwendung eines Prismas verändert wird. Das in dem ersten und
in dem zweiten Verfahren verwendete Lot ist in der Form eines
Drahtes vorgesehen. In dem dritten und dem vierten Verfahren
wird statt dessen Lotpulver verwendet, das um die zu
verbindenden Teile herum angebracht wird.
Die Lötprozesse in Übereinstimmung mit den bekannten
Verfahren werden häufig für elektronische Bauelemente
verwendet. Um derartige Lötprozesse für optische Elemente
anzupassen, müssen die folgenden Punkte berücksichtigt werden:
- (1) Ein möglicher Kontakt während der Wärmeeinwirkung auf die zu verbindenden Teile kann die Ausrichtung der optischen Elemente beeinflussen.
- (2) Die zu verbindenden Teile der optischen Elemente sollten symmetrisch sein, um eine durch thermische Expansion verursachte Fehlausrichtung der optischen Elemente zu verhindern.
- (3) Die Wärme sollte gleichmäßig auf die zu verbindenden symmetrischen Teile wirken, um eine Fehlausrichtung der optischen Elemente zu verhindern.
- (4) Die zu verbindenden Teile sollten vollständig mit Lot gefüllt werden, um die Verläßlichkeit der optischen Elemente sicherzustellen.
- (5) Die Reproduzierbarkeit und die Massenproduktion der optischen Elemente sollte garantiert werden.
Meine auf den vorstehenden Gesichtspunkten basierenden
Untersuchungen der Schwachpunkte der verschiedenen weiter oben
genannten Lötverfahren zeigen, daß weder das erste noch das
zweite Verfahren alle die fünf vorstehenden Gesichtspunkte
erfüllen. Das dritte Verfahren erfüllt die Voraussetzung der
Symmetrie der in einer Ebene angeordneten optischen Elemente,
erfüllt dieselbe jedoch nicht im dreidimensionalen Raum. Das
vierte Verfahren ermöglicht die Verbindung von gewünschten
Teilen, kann jedoch keine Symmetrie sicherstellen.
Die für elektronische Bauelemente sehr nützlichen
herkömmlichen Lötverfahren sind wegen des Problems von
Fehlausrichtungen nicht für optische Elemente geeignet. Das
heißt, daß die optischen Elemente bei der Einwirkung von Wärme
auf die zu verbindenden Teile fehlerhaft ausgerichtet werden
können, wenn das Lot die Oberfläche der zu verbindenden Teile
kontaktiert. Weiterhin kann der auf die zu verbindenden Teile
der optischen Elemente angewendete Laserstrahl nicht
symmetrisch gehalten werden, so daß durch thermische Expansion
und ungleichmäßige Wärmeverteilung eine Fehlausrichtung der
optischen Elemente verursacht wird. Dadurch werden die
Eigenschaften der optischen Elemente beeinflußt, wodurch
wiederum die Verläßlichkeit der Produkte herabgesetzt wird.
Außerdem werden dadurch auch die Möglichkeiten der
Reproduzierbarkeit und der Massenproduktion von optischen
Elementen beeinträchtigt.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von optischen
Elementen durch nicht-kontaktierendes Löten anzugeben, wobei
die Innenseiten der zu verbindenden Teile der optischen
Elemente vollständig abgedichtet werden, um zu verhindern, daß
Feuchtigkeit in die optischen Elemente eindringt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von optischen
Elementen durch nicht-kontaktierendes Löten anzugeben, wobei
Variationen in den Eigenschaften der optischen Elemente
minimiert werden können.
Um die vorstehend genannten Aufgaben zu erfüllen, umfaßt
ein Vorrichtung zum Verbinden von optischen Elementen in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung: mehrere
optischen Elemente, die optische Systeme umfassen und durch
Gehäuse umgeben sind; eine Ausrichtungsvorrichtung, die ein
Ende jedes optischen Elementes festhält und die optischen
Systeme der optischen Elemente ausrichtet; Laserquellen, die
jeweils an vorbestimmten Enden der Gehäuse angeordnet sind, um
Laserstrahlen vorzusehen, die nicht auf die Außenoberfläche der
Gehäuse fokussiert sind; Lot-Zuführungseinheiten, die jeweils
an den oberen Enden der Laserlichtquellen angeordnet sind, um
Lot zu dem Laserstrahl zuzuführen; und eine programmierbare
Logiksteuerung (PLC = Programmable Logic Control), die die
Laserlichtquellen und die Lot-Zuführungseinheiten automatisch
steuert.
Um die vorstehend genannten Aufgaben zu erfüllen, umfaßt
ein Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung folgende
Schritte: Fixieren von mehreren optischen Elementen an einer
Ausrichtungsvorrichtung, um die optischen Systeme der optischen
Elemente auszurichten; Ausgeben von Laserstrahlen aus mehreren
Laserlichtquellen, wobei die Strahlen nicht die Querschnitte
der zu verbindenden Teile der optischen Elemente am
Verbindungsbereich zwischen den Gehäusen der optischen Elemente
kontaktieren; Zuführen von Lot aus den Lot-Zuführungseinheiten
zu den Laserstrahlen nach einer vorbestimmten Zeitdauer;
Schmelzen des Lots durch die Laserstrahlen, so daß das Lot in
die im Verbindungsbereich gebildeten Zwischenräume fließt;
Abbrechen der Antriebskraft der Lot-Zuführungseinheiten nach
einer vorbestimmten Zeitdauer unter der automatischen Steuerung
einer programmierbaren Logiksteuerung (PLC); und Abbrechen der
Laserstrahlen unter der Steuerung der PLC nach einer
vorbestimmten Zeitdauer.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche
Bezugszeichen identische oder ähnliche Komponenten angeben und
wobei
Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, die den Aufbau einer
Vorrichtung zum Verbinden von optischen Elementen durch einen
nicht-kontaktierenden Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine Draufsicht ist, die die Position des
Laserstrahls und der Lotzufuhr in einer Vorrichtung zum
Verbinden von optischen Elementen durch einen nicht
kontaktierenden Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 3 eine Draufsicht ist, die den Zustand der mit Lot
gefüllten Innenseiten der Verbindungsbereiche zeigt, die auf
diese Weise durch einen nicht-kontaktierenden Lötprozeß in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung fixiert sind,
Fig. 4 ein Diagramm ist, das die Variation der optischen
Eigenschaften der optischen Elemente in Abhängigkeit von der
für das Zuführen von Lot verwendeten Zeit während des
Verbindens von optischen Elementen durch einen nicht
kontaktierenden Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 5 ein Diagramm ist, das die Temperaturänderungen des
Verbindungsbereichs während des Verbindens durch einen nicht
kontaktierenden Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
und
Fig. 6 ein Diagramm ist, das die Lot-Zuführungsgeschwindigkeit
in einem nicht-kontaktierenden
Lötprozeß in Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt die Vorrichtung zum
Verbinden von optischen Elementen in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung optische
Elemente 26 und 28 mit verschiedenen darin vorgesehenen
optischen Systemen, Ausrichtungsvorrichtungen 22 und 24 für die
optischen Elemente, kontinuierlich betreibbare
Laserlichtquellen 10a und 10b, Lot-Zuführungseinheiten 14a und
14b, sowie Lot 16a und 16b. Weiterhin ist ein Gehäuse 30 zum
Schutz der optischen Systeme vor den Umgebungsbedingungen am
Außenumfang des optischen Elements 26 vorgesehen. Entsprechend
ist ein Gehäuse 32 am Außenumfang des optischen Elements 28
vorgesehen. An beiden Seiten des Gehäuses 32 sind symmetrisch
ausgebildete Durchgangslöcher 34 vorgesehen, wobei das Lot 16a
und 16b zum Fixieren der Gehäuse 30 und 32 in die
Durchgangslöcher 34 fließt, während ein Ende des optischen
Elements 26 an der Ausrichtungsvorrichtung 22 fixiert ist und
ein Ende des optischen Elements 28 an der
Ausrichtungsvorrichtung 24 fixiert ist.
Die kontinuierlich betreibbaren Laserlichtquellen 10a und
10b sind an beiden Seiten der optischen Elemente 26 und 28 mit
dazwischen einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Die
Laserlichtquellen 10a und 10b sehen jeweils die Laserstrahlen
12a und 12b vor, wobei die Brennpunkte der Laserstrahlen 12a
und 12b nicht in Kontakt mit der Oberfläche des Gehäuses 32
kommen, um den Verbindungsbereich 40 zu erhitzen (siehe Fig. 2
und 3 für eine genauere Darstellung des Verbindungsbereichs 40)
und das Lot 16a und 16b zu schmelzen, so daß die optischen
Elemente 26 und 28 fixiert werden. Der Durchmesser der
Brennpunkte der Strahlen 12a und 12b aus den Laserlichtquellen
10a und 10b beträgt ungefähr 0,5 mm bis 3 mm und die
elektrische Leistung der durch die Laserlichtquellen 10a und
10b vorgesehenen Strahlen beträgt ungefähr 15W bis 40W. Die
Lot-Zuführungseinheiten 14a und 14b führen Lot 16a und 16b in
der Form eines Drahtes zu und sind jeweils am oberen Ende der
Laserlichtquellen 10a und 10b angeordnet. Die Lot-Zuführungseinheiten
14a und 14b führen Lot 16a und 16b zu den
Laserstrahlen 12a und 12b. Das heißt, die Lot-Zuführungseinheiten
14a und 14b führen Lot 16a und 16b zu den
Strahlen 12a und 12b, wobei das Lot 16a und 16b die Strahlen
kontaktiert, ohne direkt in Kontakt mit dem Verbindungsbereich
40 zu sein. Die Laserlichtquellen 10a und 10b und die Lot-Zuführungseinheiten
14a und 14b werden automatisch durch die
PLC (die programmierbare Logiksteuerung) 42 gesteuert. Das
heißt, die PLC 42 steuert das An- und Abschalten (AN/AUS) der
Laserlichtquellen 10a und 10b und die Zuführzeit des Lots 16a
und 16b, so daß das Lot 16a und 16b symmetrisch zu der linken
und rechten Seite der optischen Elemente 26 und 28 zugeführt
wird.
Im folgenden wird der Betrieb des Mechanismus und des
Verfahrens für die Vorrichtung zum Verbinden von optischen
Elementen durch den nicht-kontaktierenden Lötprozeß mit Bezug
auf Fig. 1 bis 6 erläutert.
Zuerst werden das optische Element 26 durch die
Ausrichtungsvorrichtung 22 und das optische Element 28 durch
die Ausrichtungsvorrichtung 24 fixiert und positioniert, wie in
Fig. 1 gezeigt. Nach der vorstehenden Prozedur werden die
optischen Systeme (nicht gezeigt), die in das Innere der
optischen Elemente 26 und 28 gepackt sind, mit Hilfe der
Ausrichtungsvorrichtung automatisch oder manuell ausgerichtet.
Nachdem die optischen Systeme an optimalen Positionen
ausgerichtet sind, steuert die PLC 42 die Laserlichtquellen 10a
und 10b. Dann geben die Laserlichtquellen 10a und 10b die
Laserstrahlen 12a und 12b aus, wobei die Strahlen nicht die
Oberflächen des Gehäuses 30 des optischen Elements 26 und des
Gehäuses 32 des optischen Elements 28 kontaktieren. Die
Laserlichtquellen 10a und 10b geben die Strahlen 12a und 12b
also wie in Fig. 1 und 2 gezeigt aus, wobei die Strahlen derart
innerhalb eines Bereichs fokussiert sind, daß die Brennpunkte
der Strahlen die Oberflächen des Verbindungsbereichs 40 und der
optischen Elemente nicht kontaktieren. Mit anderen Worten
erhitzen die Laserstrahlen 12a und 12b den Verbindungsbereich
40 der optischen Elemente, wobei die Brennweiten der Strahlen
12a und 12b die optischen Elementen 26 und 28 nicht
kontaktieren, sondern in Nachbarschaft zu denselben gehalten
werden, so daß die Laserlichtquellen 10a und 10b eine maximale
Wärme vorsehen können. Dabei betragen die Durchmesser der
Brennpunkte der Strahlen 12a und 12b bei deren Brennweite
ungefähr 0,5 mm bis 3 mm. In der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung werden 2,5 mm verwendet, wobei dies
jedoch von der jeweiligen Verwendung abhängig ist. Die
Beleuchtungszeit der durch die Laserlichtquellen 10a und 10b
vorgesehenen Strahlen 12a und 12b setzt sich aus drei Phasen
zusammen, um die Verläßlichkeit der Verbindung des Lots 16a und
16b zu verbessern.
Nach einem vorbestimmten Zeitraum, d. h. nachdem die
Laserlichtquellen 10a und 10b den Querschnitt des
Verbindungsbereichs 40 für eine Vorheizzeit "T1" ausreichend
auf ungefähr 100°c erhitzt haben, um die Affinität des Lots 16a
und 16b zu erhöhen, steuert die PLC 42 automatisch die Lot-
Zuführungseinheiten 14a und 14b wie in Fig. 4 bis 6 gezeigt.
Dann führen die Lot-Zuführungseinheiten 14a und 14b Lot 16a und
16b zu den Laserstrahlen 12a und 12b. Dabei führen die Lot-
Zuführungseinheiten 14a und 14b Lot 16a und 16b mit einer
konstanten Geschwindigkeit für eine Hauptheizzeit "T2" zu, wie
in Fig. 4 bis 6 gezeigt. Dann kommt das Lot 16a und 16b kurz
bevor es den Verbindungsbereich 40 berührt mit den
Laserstrahlen 12a und 12b in Kontakt und wird geschmolzen, so
daß es in die Durchgangslöcher 34 des Verbindungsbereichs 40
fließt. Dabei führen die Lot-Zuführungseinheiten 14a und 14b
das Lot 16a und 16b mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 5
mm/s zu den Strahlen 12a und 12b. Danach brechen die Lot-
Zuführungseinheiten 14a und 14b das Zuführen von Lot 16a und
16b unter der Steuerung der PLC 42 mit einer Geschwindigkeit
von -25 mm/s ab, wenn die Hauptheizzeit "T2" abläuft. Dann
geben die Laserlichtquellen 10a und 10b die Strahlen 12a und
12b unter der Steuerung der PLC 42, wie in Fig. 4 bis 6
gezeigt, für die Nachheizzeit "T3" aus und sehen dadurch ein
Nachheizen vor, damit das bereits zu dem Verbindungsbereich 40
geführte Lot 16a und 16b in einer stabilen Formation gehalten
wird. Dann schaltet die PLC 42 die Laserlichtquellen 10a und
10b nach Ablauf der Nachheizzeit "T3" ab.
Die optischen Elemente 26 und 28 werden also durch ein
nicht-kontaktierendes Lötverfahren wie in Fig. 3 dargestellt
miteinander verbunden. Wenn die Vorheizzeit relativ zu der
Hauptheizzeit und der Nachheizzeit der durch die
Laserlichtquellen 10a und 10b vorgesehenen Laserstrahlen zu
lang ist, kann das Problem auftreten, daß die beschichteten
Teile der Querschnitte der optischen Elemente im
Verbindungsbereich 40 ausbrennen oder die Flußmittel
verdampfen. Deshalb werden die Zeiten in der vorliegenden
Erfindung mit einem Verhältnis zwischen Vorheizzeit,
Hauptheizzeit und Nachheizzeit von 1 s : 1,5 s ∼ 1,7 s : 1,5 s
gesteuert.
Vorstehend wurde eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei jedoch zu beachten
ist, daß durch den Fachmann verschiedene Veränderungen und
Modifikationen vorgenommen werden können oder ähnliche Teile
anstelle der genannten Elemente genommen werden können, ohne
daß dadurch der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
verlassen wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die
besondere, hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform
beschränkt, sondern umfaßt alle Ausführungsformen, die durch
den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche definiert sind.
Claims (18)
1. Vorrichtung zum Verbinden von optischen Elementen durch
nicht-kontaktierendes Löten, mit:
wenigstens zwei optischen Elementen (26, 28), die in ihrem Inneren optische Systeme umfassen und außen durch entsprechende Gehäuse (30, 32) umgeben sind,
Laserlichtquellen (10a, 10b), die jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Gehäuse (30, 32) angeordnet sind und Laserstrahlen (12a, 12b) erzeugen, die jedoch nicht auf die Außenoberflächen der Gehäuse (30, 32) fokussiert sind,
Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b), die jeweils über den Laserlichtquellen (10a, 10b) angeordnet sind und Lot (16a, 16b) zu den Laserstrahlen (12a, 12b) zuführen, um die Gehäuse (30, 32) aneinander zu löten, und
eine Steuereinrichtung (42) zum Steuern der Laserlichtquellen (10a, 10b) und der Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b).
wenigstens zwei optischen Elementen (26, 28), die in ihrem Inneren optische Systeme umfassen und außen durch entsprechende Gehäuse (30, 32) umgeben sind,
Laserlichtquellen (10a, 10b), die jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Gehäuse (30, 32) angeordnet sind und Laserstrahlen (12a, 12b) erzeugen, die jedoch nicht auf die Außenoberflächen der Gehäuse (30, 32) fokussiert sind,
Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b), die jeweils über den Laserlichtquellen (10a, 10b) angeordnet sind und Lot (16a, 16b) zu den Laserstrahlen (12a, 12b) zuführen, um die Gehäuse (30, 32) aneinander zu löten, und
eine Steuereinrichtung (42) zum Steuern der Laserlichtquellen (10a, 10b) und der Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Lot (16a, 16b) als Draht vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Brennpunkte der Laserstrahlen (12a,
12b) einen Durchmesser von 0,5 bis 3 mm aufweisen.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Laserstrahlen
(12a, 12b) 15W bis 40W beträgt.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (30, 32) um jedes
optische Element (26, 28) eine Anzahl von Löchern aufweisen,
die den Laserlichtquellen (10a, 10b) entsprechend angeordnet
sind, so daß das durch die Laserstrahlen (12a, 12b)
geschmolzene Lot (16a, 16b) durch die Löcher in einen
Zwischenraum fließen kann, der in einem Verbindungsbereich (40)
zwischen den Gehäusen (30, 32) gebildet ist.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (42) die
Laserlichtquellen (10a, 10b) und die Lot-Zuführungseinheiten
(14a, 14b) für eine vorbestimmte Vorheizzeit (T1)
Hauptheizzeit (T2) und Nachheizzeit (T3) steuert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorheizzeit (T1), die Hauptheizzeit (T2) und die
Nachheizzeit (T3) jeweils 1 Sekunde, 1,5 bis 1,7 Sekunden und
1,5 Sekunden betragen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (42) die Lot-
Zuführungseinheiten (14a, 14b) steuert, um das Lot (16a, 16b)
mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 5 mm/s während der
Hauptheizzeit (T2) auszugeben und um das Lot (16a, 16b) mit
einer Geschwindigkeit von -25 mm/s zu stoppen, wenn die
Hauptheizzeit (T2) abgelaufen ist.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin eine
Ausrichtungsvorrichtung (22, 24) umfaßt, an die ein
vorbestimmtes Ende jedes optischen Elementes (26, 28) befestigt
wird, um die optischen Systeme der optischen Elemente (26, 28)
auszurichten.
10. Verfahren zum Verbinden von optischen Elementen mit
wenigstens zwei optischen Elementen (26, 28), die Gehäuse (20,
32) mit darin untergebrachten optischen Systemen umfassen,
einer Ausrichtungsvorrichtung (22, 24) zum Ausrichten der
optischen Elemente (26, 28), Laserlichtquellen (14a, 14b) zum
Verbinden der optischen Elemente (26, 28), Lot-
Zuführungseinheiten (14a, 14b) zum Zuführen von Lot (16a, 16b)
das von durch die Laserlichtquellen (10a, 10b) erzeugten
Laserstrahlen (12a, 12b) für die Verbindung erhitzt wird, und
einer Steuereinrichtung (42), die die Laserlichtquellen (10a,
10b) und die Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b) steuert, wobei
das Verfahren ein nicht-kontaktierendes Löten verwendet, um die
optischen Elemente (26, 28) zu verbinden, wobei das Verfahren
folgende Schritte umfaßt:
Befestigen der optischen Elemente (26, 28) an der Ausrichtungsvorrichtung (22, 24) und Ausrichten der optischen Systeme der optischen Elemente (26, 28),
Ausgeben der Laserstrahlen (12a, 12b) aus den Laserlichtquellen (10a, 10b) und Fokussieren der Laserstrahlen innerhalb eines Bereiches am Verbindungsbereich (40) der optischen Elemente (26, 28) zwischen den Gehäusen (30, 32),
wobei die Brennpunkte der Laserstrahlen (12a, 12b) die Gehäuse (30, 32) nicht kontaktieren,
Zuführen von Lot (16a, 16b) von den Lot- Zuführungseinheiten (14a, 14b) zu den Laserstrahlen (12a, 12b) unter der Steuerung der Steuereinrichtung (42) nach einer ersten vorbestimmten Zeitdauer (T1),
Schmelzen des Lots (16a, 16b) durch die Laserstrahlen (12a, 12b) während einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer (T2), so daß das Lot (16, 16b) durch die Löcher in den Gehäusen (30, 32) und in einen Zwischenraum fließt, der im Verbindungsbereich (40) zwischen den Gehäusen (30, 32) gebildet ist,
Unterbrechen der Antriebskraft der Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b) unter der Steuerung der Steuereinrichtung (42) nach Ablauf der zweiten vorbestimmten Zeitdauer (T2), und
Abbrechen der Laserstrahlen (12a, 12b) unter der Steuerung der Steuereinrichtung (42) nach Ablauf einer dritten vorbestimmten Zeitdauer (T3).
Befestigen der optischen Elemente (26, 28) an der Ausrichtungsvorrichtung (22, 24) und Ausrichten der optischen Systeme der optischen Elemente (26, 28),
Ausgeben der Laserstrahlen (12a, 12b) aus den Laserlichtquellen (10a, 10b) und Fokussieren der Laserstrahlen innerhalb eines Bereiches am Verbindungsbereich (40) der optischen Elemente (26, 28) zwischen den Gehäusen (30, 32),
wobei die Brennpunkte der Laserstrahlen (12a, 12b) die Gehäuse (30, 32) nicht kontaktieren,
Zuführen von Lot (16a, 16b) von den Lot- Zuführungseinheiten (14a, 14b) zu den Laserstrahlen (12a, 12b) unter der Steuerung der Steuereinrichtung (42) nach einer ersten vorbestimmten Zeitdauer (T1),
Schmelzen des Lots (16a, 16b) durch die Laserstrahlen (12a, 12b) während einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer (T2), so daß das Lot (16, 16b) durch die Löcher in den Gehäusen (30, 32) und in einen Zwischenraum fließt, der im Verbindungsbereich (40) zwischen den Gehäusen (30, 32) gebildet ist,
Unterbrechen der Antriebskraft der Lot-Zuführungseinheiten (14a, 14b) unter der Steuerung der Steuereinrichtung (42) nach Ablauf der zweiten vorbestimmten Zeitdauer (T2), und
Abbrechen der Laserstrahlen (12a, 12b) unter der Steuerung der Steuereinrichtung (42) nach Ablauf einer dritten vorbestimmten Zeitdauer (T3).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste vorbestimmte Zeitdauer (T1) eine Vorheizzeit zum
Erhitzen eines Querschnitts des Verbindungsbereichs (40) der
optischen Elemente (26, 28) auf eine vorbestimmte Temperatur
umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite vorbestimmte Zeitdauer (T2) eine Hauptheizzeit
umfaßt, während der das durch die Lot-Zuführungseinheiten (14a,
14b) zugeführte und durch die Laserstrahlen (10a, 10b)
geschmolzene Lot (16a, 16b) in den Zwischenraum fließt, der im
Verbindungsbereich (40) zwischen den Gehäusen (30, 32) gebildet
ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die dritte vorbestimmte Zeitdauer (T3) eine
Nachheizzeit zum Erhitzen des Querschnitts des
Verbindungsbereichs (40) der optischen Elemente (26, 28)
umfaßt, damit das in den Zwischenraum im Verbindungsbereich
(40) zugeführte Lot (16a, 16b) eine stabile Form behält.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der
Vorheizzeit (T1), der Hauptheizzeit (T2) und der Nachheizzeit
(T3) 1 Sekunde : 1,5 bis 1,7 Sekunden : 1,5 Sekunden beträgt.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (16a, 16b) im dem Schritt
zum Zuführen von Lot (16a, 16b) zu den Laserstrahlen (10a, 10b)
während der zweiten Zeitdauer (T2) mit einer Geschwindigkeit
von 5 mm/s zugeführt wird.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Abbrechen des
Zuführens von Lot (16a, 16b) mit einer Geschwindigkeit von -25
mm/s am Ende der zweiten Zeitdauer (T2) durchgeführt wird.
17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquellen (10a, 10b) in
dem Schritt zum Ausgeben der Laserstrahlen (12a, 12b) mit einer
elektrischen Leistung von 15 bis 40 Watt versorgt werden.
18. Verfahren nach Anspruch wenigstens einem der Ansprüche 10
bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlen (12a,
12b) während der Vorheizzeit (T1), der Hauptheizzeit (T2) und
der Nachheizzeit (T3) mit einer elektrischen Leistung von 15
bis 40 Watt ausgegeben werden.
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