DE4111876C2 - Verfahren zum Fügen von Metallteilen mit einem Energiestrahl - Google Patents

Verfahren zum Fügen von Metallteilen mit einem Energiestrahl

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Metall­ teilen mit einem Energiestrahl gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Fügen zweier Metallteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Der Energiestrahl kann beispielsweise ein Laserstrahl, ein Elektronenstrahl oder dergleichen sein. Solche Verfahren sind beispielsweise zum Fügen von Kontaktelementen geeignet.
Unter den Fügeverfahren mittels Energiestrahl kennt man Löten und Hartlöten mittels Laserstrahl. Ein Beispiel für ein bekanntes Lötverfahren mittels Laserstrahl ist in der JP-OS 60-182194 beschrieben, bei dem eines von elektrische Leiter tragenden Substraten unter Gasdruck gesetzt wird, um einen innigen Kontakt zwischen Leitern auf den Substraten über ein Lot und einen guten Wärmeübergang für den Laser­ strahl zum Löten der Leiter zu gewährleisten. Bei diesem Lötverfahren besteht jedoch die Unzulänglichkeit, daß die erforderliche Einrichtung zur Erzeugung und Steuerung des Gasdrucks die Handhabung ziemlich erschwert und der einsetz­ bare Gasdruck überdies beschränkt ist. Ein Beispiel für ein Hartlötverfah­ ren mittels Laserstrahl ist in der JP-OS 61-226167 beschrie­ ben. Bei diesem Verfahren wird ein konkaver Reflektor ver­ wendet, der den radial aufgeweiteten Laserstrahl auf eine Lötstelle konvergiert und den Wärmeübergang dort vergleich­ mäßigt, um die Zuverlässigkeit des Schweißens zu steigern. Bei letzterem Verfahren erfolgt jedoch die Handhabung des Reflektors in ganz anderer Weise als die der Schweißlehre, was die Einstellung des Reflektors kompliziert und beschwerlich macht.
Ein gattungsgemäßes Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8 ist in der US 4 700 044 gezeigt. Bei diesem Verfahren wird ein Draht mittels eines Laserstrahls auf einem Substrat verlötet, wobei ein Konus den Draht auf einen Lotklumpen drückt. Der Laserstrahl wird innerhalb einer Bohrung des Konus entlang einer vorbestimm­ ten Bahn geführt, um die Laserenergie auf den Lotklumpen zu verteilen. Diese Führung, die Schäden am Draht und am Substrat vermeiden soll, macht das Verfahren verhältnismäßig aufwendig.
In der US 4 534 811 ist ein Fügeverfahren beschrieben, bei dem ein konisch zulaufender Hohlzylinder mittels eines Laserstrahls aufgeheizt und zur Wärmeübertragung mit der Fügestelle in Kontakt gebracht wird. Der Laserstrahl wird in das Innere des Hohlzylinders geführt und von dessen Innen­ wand mehrmals reflektiert, bis die gesamte Energie des Laserstrahls absorbiert ist.
Aus der EP 0 282 593 A1 ist schließlich eine Vorrichtung bekannt, bei der ein zylindrisches Element dafür sorgt, daß eine auf ein Werkstück gerichtete Laserstrahlung eine im wesentlichen gleichmäßige Intensitätsverteilung aufweist, indem die Innenwand des zylindrischen Elements einen Teil des ankommenden Laserlichts mehrfach reflektiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fügen von Metallteilen mit einem Energiestrahl zu schaffen, mit welchem die vorstehend beschriebenen Probleme bei bekannten Verfahren überwunden werden können und Metallteile leicht und zuverlässig gefügt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß Fügever­ fahren (wie Löten, Schweißen) der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Beispiele zur Durchführung des Verfahrens anhand beispielhafter Aufbauten und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.
Fig. 1 ist ein erläuternder, schematischer, senkrechter Schnitt durch einen Aufbau zur Durchführung einer Form des Fügeverfahrens;
Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt durch den Aufbau von Fig. 1,
Fig. 3A ist ein erläuterndes Diagramm zum Strahlprofil im Brennfleck eines beim Fügeverfahren nach Fig. 1 eingesetzten Laserstrahls;
Fig. 3B ist ein erläuterndes Diagramm zum Strahlprofil im Brennfleck eines Laserstrahls bei einem herkömmlichen Verfahren;
Fig. 4, 5A und 5B sind erläuternde, schematische, senkrechte Schnitte von Aufbauten zum Durchführung anderer For­ men des Verfahrens;
Fig. 6 in ein Querschnitt durch den in Fig. 5A gezeigten Aufbau;
Fig. 7 ist ein schematischer, senkrechter Schnitt durch einen Aufbau zur Durchführung einer weiteren Form des Verfahrens;
Fig. 8A bis 8C sind erläuternde Ansichten zu einem Schritt eines provisorischen Festhaltens bei einer weiteren Form des Verfahrens;
Fig. 9 ist ein schematischer, senkrechter Schnitt durch einen Aufbau zur Durchführung einer weiteren Form des Verfahrens;
Fig. 10A bis 10C sind erläuternde Ansichten zum Schritt des provisorischen Festhaltens bei einer weiteren Form des Verfahrens;
Fig. 11 ist ein schematischer, senkrechter Schnitt durch einen Aufbau zur Durchführung einer weiteren Form des Verfahrens;
Fig. 12A bis 12C sind erläuternde Ansichten zum Schritt der provisorischen Halterung bei einer weiteren Form des Verfahrens;
Fig. 13 ist ein schematischer, senkrechter Schnitt durch einen Aufbau zur Durchführung einer weiteren Form des Verfahrens;
Fig. 14 bis 17 sind erläuternde Schnittansichten für Schrit­ te zum provisorischen Festhalten mittels Ultraschall bei weiteren Formen des Verfahrens;
Fig. 18 und 19 sind schematische, senkrechte Schnitte durch Aufbauten zur Durchführung weiterer Formen des Verfahrens;
Fig. 1 und 2 zeigen zu einer Form des Fügeverfahrens, hier einem Lötverfahren, einen Aufbau zur Durchführung des Ver­ fahrens, bei dem ein zu fügendes Metallteil 11 mit einem dazwischengelegten Hart- oder Weichlot 12 auf einem anderen Metallteil 13 plaziert ist, das auf einem Haltevorrichtungs­ teil 14 liegt. Ein zylindrisches Haltevorrichtungsteil 15 liegt in Axialrichtung an einer oberen Fläche des einen Metallteils 11 an, und ein Energiestrahl, insbesondere und in diesem Fall ein Laserstrahl LB, wird von der Oberseite des zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15 her einge­ strahlt. Der eingestrahlte Laserstrahl LB wird teilweise an einer peripheren Innenwand 16 des zylindrischen Haltevor­ richtungsteils 15 gegen das Metallteil 11 reflektiert, so daß er nutzbar dazu beiträgt, das Erwärmen und Schmelzen des Hart- oder Weichlots 12 zwischen den Metallteilen 11 und 13 zu ihrem Fügen zu vergleichmäßigen. Daher ist, wie Fig. 3A zeigt, die energetische Intensitätsverteilung des einge­ strahlten Laserstrahls LB innerhalb einer Einstrahlungszone 17, die durch die periphere Innenwand 16 des zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15 begrenzt wird, im wesentlichen gleichmäßig. Gegenüber einem Fall, bei dem die energetische Intensitätsverteilung des eingestrahlten Laserstrahls auf­ grund fehlenden zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15 wie in Fig. 3B gezeigt ungleichmäßig ist, kann ein Fügen der Metallteile 11 und 13 leichter und zuverlässiger erzielt werden. Hierbei wird das zylindrische Haltevorrichtungsteil 15 gegen das Metallteil 11 angedrückt.
Wie in Fig. 4 gezeigt, kann die periphere Innenwand 16 des verwendeten zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15 verjüngt gestaltet sein. Für diesen Fall hat sich gezeigt, daß eine noch bessere energetische Intensitätsverteilung des Laser­ strahls LB als nach Fig. 3A zu erzielen ist, wenn sich die periphere Innenwand 16 unter einem Winkel von 60° bezüglich der Horizontalebene verjüngt und der Durchmesser des konver­ genten unteren Endes zu 2 mm gewählt wird, wenn der Laser­ strahl LB einen Brennfleckdurchmesser von 5 mm hat, bei einer eingestrahlten Leistung von im wesentlichen 20 Joule/- Pulslänge 4 ms. Weitere Elemente und ihre Funktionen in Fig. 4 stimmen mit den entsprechenden aus Fig. 1 überein und sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
Bei weiteren, in den Fig. 5A und 6 gezeigten Formen des Verfahrens dient eine lichtabsorbierende Schicht 18 zur Lichtabsorption innerhalb der Einstrahlungszone 17, die durch die periphere Innenwand 16 des zylindrischen Halte­ vorrichtungsteils 15 begrenzt wird, und der Laserstrahl LB wird über diese lichtabsorbierende Schicht 18 auf das Metallteil 11 eingestrahlt. Die lichtabsorbierende Schicht kann beispielsweise in der Weise ausgebildet sein, daß eine Kohlenstoffschicht auf die obere Fläche des oberseitigen Metallteils 11 aufgebracht wird. Wie Fig. 5B zeigt, ist es alternativ auch möglich, eine lichtdurchlässige Platte 18a als lichtabsorbierende Einrichtung auf dem oberseitigen Metallteil 11 anzuordnen, so daß sie zwischen dem Metallteil 11 und dem zylindrischen Haltevorrichtungsteil 15 liegt. Zu diesen Verfahrensformen wird noch angemerkt, daß die peri­ phere Innenwand 16 des zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15 auch hier von verjüngter Gestalt sein kann, wie Fig. 7 zeigt, und das oberseitige Metallteil 11 kann mit einer oder mehreren Durchbohrungen 19 versehen sein, so daß jedwede Porenbildung, zu der das geschmolzene Hart- oder Weichlot beim Fügen neigt, unterdrückt werden kann. Die Durchbohrung 19 kann auch in dem anderen Metallteil 13 oder sogar in bei­ den Metallteilen 11 und 13 vorgesehen sein. In den Fig. 5A und 6 und den Fig. 5B und 7 stimmen andere Elemente und ihre Funktionen mit den entsprechenden aus den Fig. 1 bzw. 4 überein und sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
Ein weiteres Merkmal des Verfahrens besteht darin, daß das andere Metallteil so ausgebildet ist, daß es zu Beginn des durchgeführten Fügeverfahrens von dem einen Metallteil provisorisch festgehalten wird und der Schritt des Fügens erst danach mittels des Energiestrahls durchgeführt wird. Hierzu wird auf die Fig. 8A bis 8C Bezug genommen. In Fig. 8A ist ein unebener Teil 20 auf einem Metallteil 11A ausgebildet, und ein anderes Metallteil 13A wird unter Druck gegen den unebenen Teil 20 gedrängt, so daß die beiden Metallteile 11A und 13A provisorisch aneinander befestigt sind (Fig. 8B). Danach wird der Energiestrahl, insbesondere und in diesem Fall der Laserstrahl LB, von der Oberseite eines zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15A her einge­ strahlt, wobei ein Teil des Laserstrahls LB an einer peripheren Innenwand 16A des zylindrischen Haltevorrich­ tungsteils 15A reflektiert wird, so daß die beiden Metall­ teile 11A und 13A untereinander gefügt werden. Falls erfor­ derlich, ist es in diesem Fall möglich, das Hart- oder Weichlot zwischen den Metallteilen 11A und 13A dazwischen­ gelegt zu haben. Ferner ist es möglich, wie in Fig. 9 die periphere Innenwand 16A des zylindrischen Haltevorrichtungs­ teils 15A in verjüngter Form auszubilden.
Bei einer weiteren Form des Verfahrens ist nach den Fig. 10A bis 10C in der zu fügenden Fläche eines Metallteils 13B eine Ausnehmung 21 ausgebildet (Fig. 10A), während ein ent­ sprechender Teil eines Metallteils 11B mittels eines Zieh­ vorgangs oder dergleichen über einen Stempel 22 so plastisch verformt wird, daß er in die Ausnehmung 21 eingepaßt ist, damit die beiden Metallteile 11B und 13B provisorisch aneinander festgehalten sind (Fig. 10B). Danach wird ein Laserstrahl LB als Energiestrahl von der Oberseite eines zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15B her auf den ver­ formten Teil des Metallteils 11B eingestrahlt, wobei ein Teil des Strahls an einer peripheren Innenwand 16B des zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15B reflektiert wird, so daß beide Metallteile 11B und 13B gefügt werden (Fig. 10C). Falls erforderlich, kann auch in diesem Fall das Hart- oder Weichlot schon zwischen die Metallteile 11B und 13B gelegt sein. Wie Fig. 11 zeigt, kann auch die periphere Innenwand 16B des zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15B in verjüngter Form ausgebildet sein.
Eine weitere Form des Verfahrens wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12A bis 12C erläutert. Ein Vorsprung 23 ist an der zu fügenden Seite eines Metallteils 13C ausgebildet, während ein anderes Metallteil 11C mit einer dazu passenden Bohrung 23b versehen ist, die dem Vorsprung 23a gestattet, von ihr aufgenommen zu werden (Fig. 12A). Sobald der Vor­ sprung 23a in die Bohrung 23b greift, wird er an einem vorstehenden Ende mittels eines Stempels 24 aufgeweitet, so daß die Stücke provisorisch zusammengehalten werden (Fig. 12B). Danach wird der Laserstrahl LB als Energiestrahl auf der Seite des deformierten Endes des Vorsprungs des anderen Metallteils auf das Metallteil 11C eingestrahlt, während ein Teil des Laserstrahls LB an einer peripheren Innenwand 16C eines zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15C reflektiert wird (Fig. 12C). Auch hier kann sich nötigenfalls Hart- oder Weichlot zwischen den beiden Metallteilen 11C und 13C befin­ den. Wie in Fig. 13 gezeigt, kann die periphere Innenwand 16C des zylindrischen Haltevorrichtungsteils 15C verjüngt ausgebildet sein.
In den Fig. 8 bis 13 sind andere Elemente und ihre Funk­ tionen die gleichen wie in den Fig. 1 und 4, und der als Energiestrahl von der Oberseite des zylindrischen Haltevor­ richtungsteils her eingestrahlte Laserstrahl LB kann eine im wesentlichen gleichmäßige energetische Intensitätsverteilung aufweisen, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 3A beschrieben wurde. Das zylindrische Haltevorrichtungsteil wird unter Druck gegen das eine Metallteil gedrängt.
Ein weiteres Merkmal betrifft ein provisorisches Festhalten der Metallteile aneinander durch Anwendung von Ultraschall in einem anfänglichen Schritt des Fügeverfahrens. Fig. 14 zeigt einen Aufbau zur Durchführung dieses Schritts, bei dem ein Metallteil 33 mit einer vorbestimmten Stelle auf einem Metallteil 31 in Kontakt gebracht wird, so daß es auf diesem aufgeschichtet ist, und ein Ultraschallhorn 38 auf dem Metallteil 33 plaziert ist. Das Ultraschallhorn 38 wird in Horizontalrichtung bezüglich des Metallteils 33 betrieben, wodurch das Metallteil 33 in eine Ultraschallschwingung versetzt und provisorisch an dem Metallteil 31 festgehalten wird. Hierbei können Verunreinigungen wie Oxidschichten, Ölfilme und dergleichen auf den zu fügenden Oberflächen der beiden Metallteile 31 und 33 wirkungsvoll mittels der von dem Ultraschallhorn 38 gelieferten Ultraschallschwingung entfernt worden, und es ist nicht erforderlich, insbesondere irgendein Aktivierungsmittel zur Entfernung solcher Verun­ reinigungen einzusetzen. Zusätzlich kann durch den Einsatz der Ultraschallschwingung eine Diffusionsreaktion von Elek­ tronen an den Fügeflächen der beiden Metallteile erfolgen, so daß, obwohl die zu fügenden Metallteile nicht unmittelbar durch die Wärmeleistung des eingestrahlten Energiestrahls geschmolzen werden, Metallteile aus beispielsweise Ag und Cu eine Legierungsschicht aus Ag-Cu bilden gemäß einer diffu­ siv-eutektischen Kristallreaktion der Elemente, und es kann eine dauerhafte Fügung erzielt werden. Also können bei Anwendung von Ultraschallschwingungen Verunreinigungen wie Oxidschichten, Ölfilme oder dergleichen auf den Fügeflächen mittels der Ultraschallreibung entfernt werden, die mit der Schwingung einhergeht, und die beiden Metallteile können nutzbar provisorisch zusammengehalten werden, während die Fügeflächen hochrein und in innigen und dichten Kontakt miteinander gebracht sind.
Fig. 15 zeigt einen Aufbau, bei dem ein Metallteil 31A in gleicher Weise wie nach Fig. 14 dazu gebracht wird, durch ein Metallteil 33A provisorisch festgehalten zu werden, mit dem Unterschied, daß ein verwendetes Ultraschallhorn 38A eine Ausnehmung 39 aufweist, die dazu geeignet ist, das Metallteil 33A in sich aufzunehmen. Fig. 16 zeigt einen weiteren Aufbau zum provisorischen Festhalten eines Metallteils 31B durch ein anderes Metallteil 33B in der gleichen Weise wie nach Fig. 14, mit dem Unterschied, daß das andere Metallteil 33B an seiner oberseitigen Fläche an einem Befe­ stigungselement 40 befestigt ist und ein Ultraschallhorn 38B an die unterseitige Fläche eines Metallteils 31B angreift. In Fig. 17 sieht man einen weiteren Aufbau zum provisori­ schen Festhalten eines Metallteils 31C durch ein anderes Metallteil 33C in gleicher Weise wie nach Fig. 10, mit dem Unterschied, daß ein Ultraschallhorn 38C, das an ein Metall­ teil 33C angrenzt, in Vertikalrichtung bezüglich des Metall­ teils 33C betrieben wird.
Nachdem die beiden Metallteile in einer in einer der Fig. 14 bis 17 gezeigten Weise aneinander befestigt sind, wird ein zylindrisches Haltevorrichtungsteil 35, wie in Fig. 18 gezeigt, auf dem Metallteil 31 plaziert und sodann der Laserstrahl LB als Energiestrahl dazu gebracht, von der Oberseite des zylindrischen Haltevorrichtungsteils 35 her eingestrahlt zu werden, wobei ein Teil des Laserstrahls LB an einer peripheren Innenwand 36 reflektiert wird, und die Metallteile 31 und 33 werden gefügt. Es ist auch in diesem Fall möglich, das Hart- oder Weichlot zwischen die Metall­ teile 31 und 33 zu legen, falls erforderlich. Wie in Fig. 19 gezeigt, kann andererseits eine periphere Innenwand 36D eines zylindrischen Haltevorrichtungsteils 35D in verjüngter Form ausgebildet sein. In den Fig. 14 bis 19 sind andere Elemente und ihre Wirkungsweisen die gleichen wie in den Fig. 1 und 4 oder den Fig. 5 bis 7, und der von der Oberseite des zylindrischen Haltevorrichtungsteils her ein­ gestrahlte Laserstrahl LB kann in seiner Intensitätsvertei­ lung im wesentlichen ebenso gleichförmig sein, wie unter Bezugnahme auf Fig. 3A beschrieben.
Anstelle des bisher beschriebenen Laserstrahls kann in ähn­ licher Weise ein Elektronenstrahl als Energiestrahl verwen­ det werden. Ferner ist es möglich, die Absorptionswirkung des Energiestrahls für ein stabiles Fügen der Metallteile bemerkenswert zu verbessern, indem O2-Gas bei Einstrahlung des Energiestrahls, insbesondere des Laserstrahls, auf den zu fügenden Teil der Metallteile gesprüht wird, oder indem eine Unebenheit im Bereich von beispielsweise 1 bis 100 µm vorgesehen wird, oder durch die Kombination dieser Maßnah­ men.

Claims (10)

1. Verfahren zum Fügen von Metallteilen mit einem Energie­ strahl, bei dem ein zylindrisches Haltevorrichtungsteil (15; 15A, 15B; 15C, 35; 35D) auf einem von miteinander zu fügen­ den Metallteilen (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G), (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) plaziert wird und ein Ener­ giestrahl (LB) durch eine zylindrische Bohrung des Haltevor­ richtungsteils (15; 15A; 15B; 15C; 35; 35D) auf das eine Metallteil (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) eingestrahlt wird, um es mit einem anderen Metallteil (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) zu fügen, wobei das zylindrische Haltevor­ richtungsteil (15; 15A; 15B; 15C; 35; 35D) gegen das eine Metallteil (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiestrahl (LB) lediglich einmal wenigstens teilweise an einer peripheren Innenwand (16; 16A; 16B; 16C; 36; 36D) des zylindrischen Haltevorrichtungsteils (15; 15A; 15B; 15C; 35; 35D) auf das zu fügende Metallteil (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) reflektiert wird, um dadurch eine im wesentlichen gleich­ mäßige Intensitätsverteilung innerhalb einer durch den Innendurchmesser des zylindrischen Haltevorrichtungsteils (15; 15A; 15B; 15C; 35; 35D) definierten Bestrahlungszone (17) zu erreichen.
2. Verfahren zum Fügen zweier Metallteile (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G), (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) miteinander, bei dem ein Energiestrahl (LB) durch eine zylindrische Bohrung eines zylindrischen, auf einem der Metallteile (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) plazierten Haltevorrichtungsteils (15; 15A; 15B; 15C; 35; 35D) einge­ strahlt wird, damit das eine Metallteil (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) mit dem anderen Metallteil (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) gefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Metallteile (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G), (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) mit dem anderem Metallteil (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G), (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) in Kontakt gehalten und mit einer Ultraschallfrequenz vibriert wird, damit das eine Metallteil (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) provisorisch an dem anderen Metallteil (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) festgehalten wird, und daß die Einstrahlung des Energiestrahls (LB) durch das Haltevorrichtungsteil (15; 15A; 15B; 15C; 35; 35D) so erfolgt, daß der Strahl (LB) lediglich einmal wenigstens teilweise an einer peripheren Innenwand (16; 16A; 16B; 16C; 36; 36D) der Bohrung reflek­ tiert wird, so daß der Strahl (LB) eine im wesentlichen gleichmäßige Intensitätsverteilung innerhalb einer durch den Innendurchmesser des zylindrischen Haltevorrichtungsteils (15; 15A; 15b; 15C; 35; 35D) definierten Zone hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hart- oder ein Weichlot (12) zwischen die mit­ einander zu fügenden Metallteile (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G), (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) gelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Metallteil (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) gegen das andere Metallteil (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) angedrückt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer durch das zylindrische Haltevorrichtungsteil (15; 15A; 15B; 15C; 35; 35D) auf den Metallteilen (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G), (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) begrenzten Einstrahlungszone (17) eine licht­ absorbierende Einrichtung (18; 18a) vorgesehen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Metallteil (13; 13A; 13B; 13C; 33; 33A; . . . 33G) provisorisch an dem einen Metallteil (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) festgehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die periphere Innenwand (16; 16A; 16B; 16C; 36; 36D) des zylindrischen Haltevorrichtungsteils in Strahlrichtung (15; 15A; 15B; 15C; 35; 35D) verjüngt ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiestrahl (LB) ein Laserstrahl ist.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltevorrichtungsteil (15; 15A; 15B; 15C; 35; 35D) auf dem einen Metallteil (11; 11A; 11B; 11C; 31; 31A; . . . 31G) von zylindrischer Form ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Energiestrahl (LB) ein Elektronenstrahl ist.
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US (1) US5170029A (de)
DE (1) DE4111876C2 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19513354A1 (de) * 1994-04-14 1995-12-14 Zeiss Carl Materialbearbeitungseinrichtung
US5674414A (en) * 1994-11-11 1997-10-07 Carl-Zeiss Stiftung Method and apparatus of irradiating a surface of a workpiece with a plurality of beams
JP2002119003A (ja) * 2000-10-10 2002-04-19 Mitsubishi Electric Corp 回転電機の固定子とその製造方法
DE102009053261A1 (de) * 2009-11-11 2011-05-12 Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh Vorrichtung zum Punktschweißen mit Laserstrahl
US9375804B2 (en) 2011-07-27 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Low pressure electron beam welding of Li-ion battery connections

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1565794A1 (de) * 1966-04-01 1970-02-19 Siemens Ag Verfahren zur Materialbearbeitung mittels einer fokussierten optischen Strahlung
US3585348A (en) * 1961-10-03 1971-06-15 Heraeus Gmbh W C Method and apparatus for welding metallic and nonmetallic materials by an electron beam under normal pressure
US4330699A (en) * 1979-07-27 1982-05-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Laser/ultrasonic welding technique
US4534811A (en) * 1983-12-30 1985-08-13 International Business Machines Corporation Apparatus for thermo bonding surfaces
JPS60182194A (ja) * 1984-02-29 1985-09-17 キヤノン株式会社 はんだ付け方法
JPS61226167A (ja) * 1985-03-29 1986-10-08 Fujitsu Ltd レ−ザ鑞接方法
US4700044A (en) * 1986-07-31 1987-10-13 Hutchinson Technology Inc. Laser soldering apparatus and method
EP0282593A1 (de) * 1986-07-08 1988-09-21 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Vorrichtung zum formen eines laserstrahls

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3463898A (en) * 1965-07-09 1969-08-26 Tokyo Shibaura Electric Co Welding device utilizing laser beams
US3614832A (en) * 1966-03-09 1971-10-26 Ibm Decal connectors and methods of forming decal connections to solid state devices
US3586816A (en) * 1968-07-25 1971-06-22 American Optical Corp Spot welding system and method
US4327277A (en) * 1978-08-24 1982-04-27 Raytheon Company Method for laser soldering
EP0218069A1 (de) * 1985-09-19 1987-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Verschweissen mittels Laserlicht
US4794231A (en) * 1987-12-24 1988-12-27 United Technologies Corporation Method of and arrangement for laser welding
DE3831743A1 (de) * 1988-09-17 1990-03-29 Philips Patentverwaltung Vorrichtung zur bearbeitung eines werkstueckes mit laserlicht und verwendung dieser vorrichtung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3585348A (en) * 1961-10-03 1971-06-15 Heraeus Gmbh W C Method and apparatus for welding metallic and nonmetallic materials by an electron beam under normal pressure
DE1565794A1 (de) * 1966-04-01 1970-02-19 Siemens Ag Verfahren zur Materialbearbeitung mittels einer fokussierten optischen Strahlung
US4330699A (en) * 1979-07-27 1982-05-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Laser/ultrasonic welding technique
US4534811A (en) * 1983-12-30 1985-08-13 International Business Machines Corporation Apparatus for thermo bonding surfaces
JPS60182194A (ja) * 1984-02-29 1985-09-17 キヤノン株式会社 はんだ付け方法
JPS61226167A (ja) * 1985-03-29 1986-10-08 Fujitsu Ltd レ−ザ鑞接方法
EP0282593A1 (de) * 1986-07-08 1988-09-21 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Vorrichtung zum formen eines laserstrahls
US4700044A (en) * 1986-07-31 1987-10-13 Hutchinson Technology Inc. Laser soldering apparatus and method

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Publication number Publication date
US5170029A (en) 1992-12-08
DE4111876A1 (de) 1991-10-24

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