專利名稱：在底板上焊接固定小型化部件的方法
技術領域：
本發明涉及一種采用焊接連接方式將小型化部件精確固定在一個底板上的方法。首先，本發明不僅涉及利用激光焊接方法將微型光學部件固定到一個底板上，該底板至少是部分被激光射束穿透的，而且涂有金屬涂層，本發明還涉及通過所述的方法所制成的底板和用于本發明方法中的基板。
背景技術：
已有技術已經披露了一些不同的使用焊接連接方式固定小型化部件的方法。
例如，WO 99/26754介紹了一種將小型化部件通過焊接固定到底板上的方法。所述的底板至少部分地涂有一層網柵狀的金屬圖型或者一層金屬結構。根據WO 99/26754的說明，所述的圖樣結構是由表面元件構成的點陣(Gitter)或者由一系列預先垂直切隔開的條構成的一個點陣或構成的其他任意結構所形成，它可以以相同的形式從金屬區域轉換到其他區域。這種方法所使用的所述表面元件可以選矩形的，正方形的，圓形的或者任何一種形狀的，所述的圖樣步距至少應在數量級上小于要固定的部件側的尺寸。焊接材料最好涂在要固定的部件側上，或需要時涂在所述基板的金屬圖型上。要固定的部件放置在底板的上方，而金屬圖型和部件的焊接材料層或在金屬圖型上的焊接材料層以及接觸自由的部件的側面均在垂直方向上相互具有間距。于是熱能由底板的無涂層側將其上放置了部件的涂層側上的焊接材料層的焊接材料熔化，熱能進而使焊接材料變為滴狀結構，滴到在部件和底板之間的間隔，從而將二者對著的兩面相互溶合固定。所述的金屬圖型區域為焊接材料提供了一個固定連接區，同時，無金屬區域可以使足夠的能量穿過所述的底板，以便使焊接材料熔化。于是，提供的熱能的一部分能量擴散至所述的金屬圖型的無涂層的區域上，使在金屬圖型的涂有金屬涂層的區域的那部分或者加熱該金屬涂層，或者被反射。所述的能量最好是由激光射束提供，根據底板上金屬圖型的點陣結構選擇適合金屬涂層的激光吸收系數是有問題的，理由是，一方面，所述的底板不允許過熱，另一方面，已知已有技術方法必須采用一定的溫度。一般，就金屬圖型而言，底板的上表面大約70％被金屬所覆蓋，也就是說，只有不到30％的區域用于供激光射束的功率加熱焊接材料，大約70％的剩余功率的一部分加熱所述的底板，其余部分被反射掉了。
焊接過程的實施要求15W的功率持續2秒鐘，涂金屬涂層的方式有兩種，選擇那種方式取決于基板所采用的材料。此外，如果焊接材料僅用于涂有金屬涂層的金屬圖型的區域，特別是根據降伏比和表面電壓，不用于金屬圖型的無涂層的無金屬區域，則金屬圖型會產生一個不連續的效應，尤其是與要固定的部件側的大小成比例的情況下，當焊接材料被強制凝固出現收縮現象時，粗金屬圖型可能發生不對稱的偏心的假焊接現象，使所述要固定的部件產生位置改變和/或有傾斜角的焊接連接。
實際上，靠近所述部件的橫向側的焊接材料的冷卻要比其余的焊接材料冷卻快得多，于是易導致焊接材料出現不對稱的凝固現象。
由于所述的固定連接操作是針對兩種不同的材料實現的，當進行焊接操作時產生的高壓和延遲會導致焊接的材料和底板產生不同的熱膨脹系數，而且由于存在支撐材料的機械阻力，焊接工藝中的高壓可能導致在焊接連接區域內產生局部寄生的變形。
通過以上的描述，這種公知的方法能夠達到在6個自由度空間內的大約2微米的精確度。然而，如果要組裝帶有或者支撐有微型光學元件的部件，則還要要求更高的安裝精確度。
因此存在這樣的需求，即對如上所述的在WO 99/26754中所公開的方法加以改進，從而獲得在一個支撐底板上安裝小型化部件、特別是微型光學元件的更高的精確度，并且從經濟學的角度看能夠實現整個焊接連接方法的優化。
此外，本發明還曾試圖解決如上所述的公開的的方法中幾乎不可能使用的無溶劑和/或無鉛的焊接的問題，本發明人曾嘗試采用由Sn96Ag4作為無溶劑的焊接材料和采用錫、鎳和金作為金屬涂層，但是當將部件固定到一個金屬圖型上時，正如在WO 99/26754中所公開的方法所描述的沒有取得所希望的令人滿意的結果，原因是金屬圖型不具有足夠的可潤濕性。
還有許多其他的將小型化部件固定到一個支撐底板上的公知的方法，例如裝夾工藝領域的電子表面安裝電路的裝備方法，稱為SMD工藝技術。電子電路的安裝微型光學元件的區域上還有其他的裝置，因為電子電路要求具有很小的精密度，而且在所有的6個自由度空間中電子電路要求沒有高準確性的矯正。此外，電子電路被限度安裝在間斷的金屬涂層上，因為大量的電子部件須組裝在一個電路板上，如果要求所述的電路板具有一個單一的非間斷的金屬涂層是不現實和不實用的。所有部件能夠在電子電路的一個支撐底板上自由定位的性能是必要的，也是所希望實現的，可是例如對于在一個支撐底板上安裝一個微型光學系統的操作，這種性能就具有決定性的意義，因此，電子印刷電路板裝夾工藝領域的裝配是有條件的。
發明內容
本發明的任務是提供一種采用焊接連接將小型化部件、尤其是至少帶有微型光學元件的部件固定安裝到一個底板上的方法，能夠提高公知的已有技術方法的部件定位精確度，而且具有較高的經濟性。
本發明的任務是通過獨立權利要求的特征實現的，所述的特征的變體或者優化實施方案體現在從屬權利要求的主題中。
本發明用于固定安裝一個具有微型光學元件的小型化部件到一個底板上，根據其技術方案的教導，本發明所述的固定安裝是指焊接連接，這種焊接方法所涉及的底板上涂有一金屬涂層，所述的金屬涂層連續地覆蓋在其表面上，而且是不間斷的。所述的底板和金屬涂層構成了所述的基板。將一種焊接材料放置在所述底板的金屬涂層上，接著將部件放置在所述底板的上方，焊接材料與所述部件的底表面呈非接觸狀態，二者之間具有垂直間距，形成了一個對面相對布置的間隔。向局部提供熱能能量，即熱能能量主要被引入由底板的底面所限定的固定焊接區域，使焊接材料熔化，于是成滴狀的熔化的焊接材料滴在金屬涂層和要固定部件的底面之間的間隔，實現兩個對面放置的表面的焊接固定，必要時通過壓凹部件得到支撐，然后，焊接材料凝固實現所述對置表面之間的固定連接。
與WO 99/26754中所公開的金屬圖型方法相比較，本發明提供了連續的不變的表面金屬涂層，實現了特別高的將部件定位在所述底板上的定位精確度，它的連續的金屬表面非常容易實現，并且與金屬涂層結構是間斷的情況相比，非常利于焊接材料的均勻使用。
另外，與WO 99/26754中所公開的方法相比較，本發明的金屬涂層具有的高吸收系數能將焊接所消耗的激光射束功率降低40％左右。因此，焊接操作所需要的激光功率每2秒低于10W就能滿足。特別是當處理微型光學元件的情況，這類元件具有很高的熱敏感性，由于降低了焊接所消耗的功率，使固定連接部件可能導致的損害危險也明顯減小。根據已有技術所公開的方法，激光射束主要由所述的金屬涂層所吸收，采用本發明的方法，激光射束被金屬涂層吸收的性能更強，由此可使面結合的溶合物具有較高的熔點。為此，本發明的方法要求金屬涂層的吸收系數必須是最大值，以便允許在底板上可以實現不同類型的焊接，而激光的焊接功率則僅須與底板的熱膨脹系數相匹配即可。
由于本發明采用了一種不間斷的恒定的表面金屬涂層來取代傳統的間斷的表面金屬涂層，可以顯著降低制造基板的成本，因為一個連續的金屬涂層顯然比一個金屬圖型更容易制造。
不過，沒有必要在整個底板上提供持續不間斷的表面金屬涂層，當然可以在底板上形成多個相互不連接的獨立的金屬涂層，在同一個固定安裝區域上，部件的底面要被固定在所述的底板上，金屬涂層基本上是非間斷的和表面連續的。可以在一個底板上的一個圖型上提供多個表面元件，它們每個是連續的和表面連續的，每個表面元件具有單一的要在其上固定部件的固定部分，以使部件的底面的投影完全被一個表面元件所覆蓋。一個金屬涂層具有絕對相同的涂層厚度，這種表面連續性并非是強制性的，如果不考慮毫無間斷的情況，而是在一個基本獨立的表面上基本上沒有間斷。毫無間斷的情況特別是在金屬涂層厚度很薄時要求，在這種情況下，不能制造人造形態的金屬圖型結構。
下面說明本發明的一個實施例，焊接材料呈扁平塊狀，例如具有圓柱對接形，放置在所述的金屬涂層上。接著，將焊接材料涂在要固定部件的底面上，一個熱源、例如激光對準所述的底板照射，并且從所述底板的下側提供能量射束，該能量射束穿透所述的底板到達位于底板的上表面上的金屬涂層上，于是金屬涂層的相關局部被加熱，相應的帶有一個均熱層，即焊接材料層。所述的焊接材料扁平塊熔化成為液態，由于焊接的表面張力而呈點滴狀。此外，所述的焊接材料由于加熱膨脹了幾百個微米，焊接材料的點滴狀和熱膨脹狀態縮小了部件底面和焊接材料之間的間距，于是，部件底面浸入焊接材料中，實現了焊接連接。
還可以將上述實施例作些改變，通過將部件從其開始位置朝向底板方向下沉部件的方式，可以縮小在金屬涂層和部件的底面之間的間隔，從而使所述部件的底面浸入已經熔化的焊接材料液中，將部件的底面完全浸濕到焊接材料中。接著，在必要時，在焊接材料尚未凝固之前，讓部件再返回其開始位置。在這個實施例中，可以確認的是，首先焊接材料全部或者連續提供到部件的底面上，然后加熱這些焊接材料，由于焊接材料與金屬涂層相連接，激光射束直接加熱所述的金屬涂層而使焊接材料被有效加熱，這樣加熱直接覆蓋在金屬涂層上的焊接材料的方式取得了改進了的更好的加熱效果。
根據本發明的又一個實施例，所述的焊接材料至少在底板的部分區域的金屬涂層上是具有許多間距的不連續的焊接材料元件形式，例如在一個非間斷的層上的控制點圖型，或者表面連續的形式，這種局部區域的大小要遠大于一個單一部件所占用的原有的固定區域，必要時，整個金屬涂層都涂上焊接材料。如上述方法所述，一個能量源、例如一個激光源在所述的底板下面照射，即能量射束來自底板的底側，并且作用到所述的金屬涂層上，于是一個局部受限制的小區域被加熱升溫，將位于此區域內的焊接材料層熔化，或者說將在此區域上焊接材料圖型熔化，由于存在焊接的表面張力，熔化的焊接材料變成點滴狀形式，必要時通過下沉部件作為輔助手段，使部件的底面浸濕到焊接材料中，實現一個焊接連接。
根據本發明的又一個實施例，采用這樣一種焊接材料形式，即將圓柱對接形的扁平塊焊接材料覆蓋在所述的底板上，這種扁平塊的橫截面要小于部件底面的橫截面，使在底板的金屬涂層上的部件的底面的投影在熔化之前完全覆蓋，通過減小扁平塊的橫截面還能獲得較高的固定連接精確度。
采用本發明的焊接方法，可以實現0.25微米范圍內的高定位精確度，因此本發明的方法特別適于將微型光學組件高精確度地安裝到一個底板上。
下面將根據附圖所示的各個具體實施例并結合圖例詳細說明本發明的方法。
小型化部件的底面必須具有與焊接材料能夠良好浸濕的浸濕性，這些底面可以是扁平的，或者是凸起的，例如具有凸起的半球面表面或者具有凸起的圓柱形外殼平面。一個與部件準確對稱定向的球形底面則更簡化。在所述的底板和部件之間實行旋轉對稱焊接連接，獲得一個穩定的、具有良好再現性的熱壓收縮的無變形的連接。該方法能夠提高工藝可靠性和非常適于批量加工制造。
由于能量輸入是從所述的底板的與涂了金屬涂層的一側的對側提供的，提供的能量穿透底板加熱所述的金屬涂層，在這種情況下，有必要選擇底板的材料，它對于所提供的能量的長波應當基本上是可透射的，一般采用激光射束作為輸入的能量源，因此底板應當對于激光射束長波具有很高的穿透性。
另外，底板和金屬涂層的熱膨脹系數應當選擇得相互適應，以使輸入能量期間或者輸入能量后不會發生金屬涂層的劃線或者波振蕩。在理想情況下，所述底板的熱膨脹系數等于金屬涂層的熱膨脹系數。用于制造底板所用的材料應當能夠耐受高的熱負載，因為當輸入能量期間，例如激光或者UV照射期間，通過所述的底板引入的一部分能量不可避免地由底板所吸收，此外，所述的金屬涂層的一個區域上具有高的傳導性，該區域被強烈加熱，而底板的對應的一部分局部限定的區域也被強烈加熱。為此，要求考慮底板的材料具有較差的熱傳導性，例如玻璃、陶瓷或者玻璃陶瓷，以使得在其局部限定的區域內達到較高的能量濃度。如果選用了一種不合適的材料，將可能導致材料的損壞。與此相反的一面要固定許多部件，還應確保具有大的熱膨脹系數的材料不能選用作為底板材料，因為加熱底板會使光學組件的定位發生改變。這種情況將引起光學系統被迫出現光學誤差，適合做底板的材料例如是玻璃、蘭寶石、陶瓷、玻璃陶瓷、硅或者派萊克斯耐燒玻璃。其他適合做底板的材料已經由已有技術公開了。
所述的金屬涂層可以由多層不同的金屬和合金構成，并且在必要時，可以涂上抗氧化物質、液態物質等。所述的金屬涂層的合金最好是無氧化的和含有金。
根據本發明的一個實施例，所述的底板可以選擇由蘭寶石塊或者厚度大約為1-2毫米的派萊克斯耐燒玻璃圓片制造，所述的圓片帶有由鉻、鎳和金構成的一個金屬涂層，所述的金屬涂層的厚度為1微米左右。焊接材料可選擇例如SnPb或者Sn96Ag4，在所述的金屬涂層和部件的底面之間所形成的縫隙為0.2-0.5毫米寬。
焊接材料在冷卻期間產生垂直于所述底板的收縮，迫使部件發生一個縱向的偏差。這使操作具有良好的可重復性和構成了在所述底板和部件的底面之間形成的縫隙的一個函數。為了能夠補償這種縱向的收縮，在預定位時可考慮相應升高所述的部件的位置和收縮量。
根據本發明的又一個實施例，能夠進一步提高安裝的精確度。首先選擇一個準備安裝的部件，焊接材料例如扁平塊的直徑要小，使即其橫截面小于所述部件的底面，在這種情況下，焊接材料扁平塊的直徑d要小于部件的底面的直徑D，最遲當焊接材料凝固后，已經凝固的焊接材料的直徑要小于所述底面的直徑D，這樣在焊接材料凝固時產生一個很小的不對稱性，其程度特別是基于實際試驗情況可知，在橫向表面上焊接材料通常比中間的焊接材料冷卻快得多。當準備好安裝部件時，本實施例的優點是可以使用很少的焊接材料完成焊接連接，因為在這種情況下涂料收縮基本沒有產生影響，通過冷卻和相關的收縮，可以進一步提高加工的精確度。
本發明的方法適于應用在一個自動化的、無液態物質的激光焊接工藝，幾乎所有必要的步驟可以由機器人操作，機器人能夠通過一個高精確度的定位傳感器控制操作，將每個部件在6個自由度空間內自由地實現高精確度定位。無需強制性地限定在所述的底板上的預定區域內的自由定位，是本發明的又一個優點，所述的整個底板帶有金屬涂層，因此，部件的安裝操作既可以利用焊接材料扁平塊自由定位在所述底板的任何一個位置上，也可以通過焊接材料層將部件定位到底板上任意位置處。
本文所描述的方法能夠在所有的6個自由度空間內將要固定的微型光學部件高精確度定位安裝。這里小型化部件作為微型光學部件的集合，例如透鏡、光學纖維、激光二極管等被夾持在一起，這種微型光學部件的尺寸一般具有3.5毫米的高度和2.6毫米的直徑。用于一個微型光學部件的夾持裝置的例子可以參見EP 1127287B1專利文獻的相關描述。
本發明的又一個實施例提供了一種底板，在底板的一個部件安裝區內具有許多小型化部件，每個部件具有至少一個微型光學元件，所述底板的部件區至少在其上側具有至少一個金屬涂層，所述的金屬涂層位于所述底板上側，是連續、平面的復蓋在在所述的部件區內，因此該金屬涂層是不間斷的。所述的部件通過其底表面焊接固定在所述的金屬涂層上，激光射束可以穿透所述的底板，所述的部件區是底板的局部區域，其上安裝有多個附有金屬涂層的部分。金屬涂層的一個實施例是主要在底板的整個上表面上覆蓋連續的平面圖層，也就是說基本上是不間斷的。在這種情況下，所述的部件區域是由整個底板構成的。用于焊接連接的焊接材料的外表面具有一個凹面。
根據本發明的一個優選實施例，包括至少一個集合，所述集合是由多個部件組成的，這些部件由一個夾持裝置組合在一起，夾持裝置具有支座，安裝在支座上的每個部件上固定有至少一個光學元件，所述的夾持裝置帶有支座，所述的支座通過焊接點與所述的微型光學元件連接，這種夾持裝置也已公開在歐洲專利EP 1127287B1的相關內容中。
在本發明方法中所采用的底板是一種激光射束可穿透的底板，在底板的一側涂有至少一個金屬涂層，所述的金屬層在整個覆蓋面上基本是連續的、平面的，因此基本上是不間斷的，在必要的時候，所述的底板具有一個焊接材料層，它至少復蓋在所述底板的金屬層的局部區域上。焊接材料層是連續的、平面的，因此這個在局部區域上的焊接材料層是不間斷的。另一種替代方案是所述的焊接材料層覆蓋在底板的金屬涂層的一個局部區域上，并且采用一個圖型點陣方式覆蓋。所述的圖型點陣由多個相互間隔排列的焊接材料元件構成。
本發明將結合附圖進一步說明附圖所示的各實施例。附圖為圖1a，1b表示一個部件裝置，一個小扁平塊狀焊接材料、一個底板(圖1a)和按照上述圖示實現的焊接連接(圖1b)；圖2a，2b表示一個部件裝置，一個大扁平塊狀焊接材料、一個底板(圖2a)和按照上述圖示實現的焊接連接(圖2b)；圖3表示一個扁平塊狀焊接材料的直徑d的確定，圖中的傾角αmax＝±5°；圖4a，4b表示一個部件和一個其上帶有圖型的底板，底板上覆蓋有由多個相互間隔的焊接材料原件構成的焊接材料層(圖4a)和所完成的焊接連接(圖4b)；圖5a，5b表示一個部件和一個底板，底板上覆蓋有一個連續的、平面的焊接涂料層(圖5a)和所完成的焊接連接(圖5b)；圖6表示一個部件，包括一個夾持和固定微型光學元件的支座。
具體實施例方式
圖1a，2a表示一個底板1帶有一個上表面8和下表面9，圖1a表示焊接連接之前的狀態，激光射速可以穿透底板1，在底板1的上表面8上覆蓋一層連續的平面的金屬涂層5，這個金屬涂層5是基本上不間斷形成的，底板1和金屬涂層5共同構成一個所述的基板，在金屬涂層5的固定區域7內提供有扁平塊狀的焊接材料6a，6b，所述的焊接材料處于尚未融化的狀態，呈圓柱對接形狀，當然也可以是一個其他的形狀。固定部分7具有這樣的截面，在其上應當固定一個單一的部件2，在底板1的固定部分7上安裝一個小型化的部件2，其上帶有一個微型光學元件3，焊接材料6a，6b和部件2的向外凸起的底表面4之間形成一個垂直間隔開的、相互不接觸的、彼此對置的垂直間隔。所述的部件2將由一個圖中未示出的機器人工作站高精度的定位和保持在所述的等待安裝的垂直對接位置上。圖1a中所示的扁平塊狀焊接材料6a的直徑d1要小于部件2的底表面4的直徑D，也就是說，d1＜D。在圖2a中所示的處與沒有熔化狀態的焊接材料6a的直徑d2等于部件2的底表面4的直徑D，也就是說，d2＝D。
激光射束11穿透底板1上局部限定的固定區域7，所述的激光束從底板1的下表面9射入，至少在固定區域7內的金屬涂層5被強烈加熱，其作用像一種爐底板，于是焊接材料6a，6b被加熱熔化，由于存在表面張力，焊接材料熔化形成滴狀，使所述的間隔內的底表面4浸入焊接材料液中，形成在在金屬涂層5和底表面4之間的連接。接著我們停止激光束11的照射，已熔化的焊接材料6a’，6b’開始凝固，圖1b，2b所示的是采用熔化的焊接材料6a’，6b’完成連接后的狀態，在這兩種情況下，由于焊接材料6a’，6b’的收縮，縮小了在部件2和底板1之間的垂直間隔。此外與沒有熔化的焊接材料6a，6b的直徑d1，d2相比較，熔化的焊接材料6a’，6b’的直徑變小，圖1a中d1＜D，圖2a中d2＝D，說明熔化后的焊接材料6a’，6b’的直徑小于D。圖1b中的熔化后的焊接材料6a’的直徑又小于2b中的熔化后的焊接材料6b’的直徑。熔化后的焊接材料6a’，6b’的側表面是一個凹面。
圖3表示由小的扁平塊構成的焊接材料6a的直徑d如何確定，圖中部件2的傾斜角為αmax＝±5°。假設部件2底表面4的直徑D例如等于2.6毫米，底表面4的圓環半徑r等于1.6毫米，部件2的傾斜角度為αmax＝±5°，如果用d表示扁平塊焊接材料的直徑，則焊接材料6a的最大直徑dmax＝2.43mm，根據上述假設得到的理想狀態，焊接材料6a在完成連接之前不應與部件2的底表面4接觸，并且當部件2發生傾斜時，它們之間也不應當接觸。為了實現這種理想狀態，小扁平塊狀的焊接材料6a應當比dmax降低20％，即滿足下述公式d＝2.43*(1-0.2)＝1.94mm圖4a，4b所示的實施例，包括一個部件2和一個由底板1和金屬涂層5構成的基板，所述的金屬涂層包含一個由許多相互間隔排列的焊接材料原件6c”構成的圖型點陣所形成的焊接材料層6c(圖4a)，4b表示焊接連接完成的狀態，也就是說，在整個金屬涂層5上覆蓋了圖型點陣式的焊接材料層6c，局部照射的激光射束11將焊接材料層6c的多個焊接材料6c”熔化成由焊接材料6c’構成的點滴狀焊液，在部件2的底表面4和底板1的金屬涂層5之間形成如附圖1a/1b和2a/2b所示的連接。在圖5a，5b中同樣也包括一個部件2和一個基板，但是所述的基板具有一個連續的、平面的焊接材料6d所構成的涂層(圖5a)，圖5b表示的是焊接連接完成后的狀態。激光射束11將焊接材料6d的一部分加熱熔化，形成如焊接材料6d’所示的點滴狀，完成部件2和底板1之間的固定連接。
圖6表示本發明部件2的一個實施例，一個夾持器2’用于夾持住一個支座2”，在所述的支座2”上固定有一個微型光學元件3，帶有支座2”的夾持器2’和帶有微型光學元件3的支座2”通過焊接點10相互連接在一起，從而實現了部件2的底表面4所需的焊接連接。
權利要求
1.一種將小型化部件(2)固定到底板(1)的一個預定固定區域(7)上的方法，所述固定方法通過焊接連接完成，特別是所述的小型化部件帶有一個微型光學元件(3)，其中底板(1)具有一個上表面(8)和一個下表面(9)，所述的部件(2)具有一個底表面(4)，至少在底板(1)的上表面(8)上的固定區域(7)上涂有至少一個金屬涂層(5)，和焊接材料(6a，6b，6c，6d)至少局部地覆蓋在底板(1)的至少具有金屬涂層(5)的固定區域(7)上，具有如下步驟，將所述的部件(2)放置在底板(1)的固定區域(7)的上方，所述焊接材料(6a，6b，6c，6d)和部件(2)的底表面(4)之間具有一個垂直間隔開的、相互不接觸并相對構成的間隔，從底板(1)的下表面(9)向基本上在固定區域(7)上所限定的一個局部區域提供熱能，以至少部分地熔化焊接材料(6a，6b，6c，6d)，所述的處于熔化狀態的焊接材料(6a’，6b’，6c’，6d’)呈點滴狀填充所述的間隔，以相互固定連接，和等待所述的相互固定連接，其中在底板(1)的上表面(8)的金屬涂層(5)至少在固定區域(7)內是連續、平面覆蓋的，即金屬涂層(5)在固定區域(7)內是不間斷的。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，金屬涂層(5)基本上在底板(1)的整個上表面(8)上，是連續、平面覆蓋的，由此，基本上在底板(1)的整個上表面(8)上是不間斷的。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，提供熱能的步驟包括如下分步驟從底板(1)的下表面(9)向固定區域(7)大致所限定的局部區域提供熱能，使(6a，6b，6c，6d)熔化，和通過將部件(2)從其開始位置朝底板(1)的方向下調，縮小在已經融化的焊接材料(6a’，6b’，6c’，6d’)和部件(2)的底表面(4)之間的間隔，使部件(2)的底表面(4)浸入已經融化的焊接材料(6a’，6b’，6c’，6d’)內，部件(2)的底表面(4)處于浸濕狀態。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，包括如下的進一步的分步驟將部件(2)恢復到其開始位置。
5.根據權利要求1至4中任一個所述的方法，其特征在于，通過將電磁波射束對著固定區域(7)，并加熱金屬涂層(5)，由此使焊接材料(6a，6b，6c，6d)熔化，來實現所述的從底板(1)的底表面(9)提供熱能。
6.根據權利要求5的方法，其特征在于，所述的射束是指激光射束(11)，和所述的底板(1)是激光射束可以穿透的。
7.根據權利要求1至6中任一個所述的方法，其特征在于，所述部件的底表面(4)是凸面。
8.根據權利要求7的方法，其特征在于，所述部件的底表面(4)的凸面是一塊凸起的球面。
9.根據權利要求7的方法，其特征在于，所述部件的底表面(4)的凸面是一塊圓柱形外殼表面。
10.根據權利要求1至9中任一個所述的方法，其特征在于，所述的焊接材料(6a，6b)至少覆蓋在底板(1)的帶有金屬涂層(5)的固定區域(7)上，以便在處于尚未熔化狀態的所述的焊接材料(6a，6b)上，所述的部件(2)的底面(4)在所述底板的上表面上的投影部分完全遮蓋了焊接材料(6a，6b)的橫截面積。
11.根據權利要求1至10中任一個所述的方法，其特征在于，所述的焊接材料(6a，6b)至少覆蓋在底板(1)的帶有金屬涂層(5)的固定區域(7)上，處于尚未熔化的狀態，呈扁平塊狀，特別是具有扁平截柱狀。
12.根據權利要求1至9中任一個所述的方法，其特征在于，所述的焊接材料(6c，6d)覆蓋在金屬涂層(5)上包含固定區域(7)的一部分區域上，所述的這部分區域要明顯大于所述包含固定區域(7)的部分。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述的在底板(1)的金屬涂層(5)上的區域內的焊接材料(6d)是連續平面覆蓋的，即在該區域內是不間斷覆蓋的。
14.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述的覆蓋在底板(1)的金屬涂層(5)上的區域內的焊接材料(6c)是以一種由許多相互間隔排列的焊接材料元件(6c”)的圖案構成。
15.一種底板(1)，具有多個要在所述底板(1)的部件區域內安裝的小型化部件(2)，每個所述的部件至少具有一個微型光學元件(3)，其中所述底板(1)具有一個上表面(8)，所述的部件(2)具有一個底面(4)；至少在底板(1)的上表面(8)上的部件區域上覆蓋有至少一個金屬涂層(5)，具有底面(4)的所述部件(2)通過焊接連接固定到所述的金屬涂層(5)上，和所述底板(1)對于激光射束是可透射的，其特征在于，所述的在底板(1)的上表面(8)上的金屬涂層(5)，至少在所述的部件區域內是連續、平面覆蓋的，即在所述的部件區域內是不間斷的。
16.根據權利要求15的底板(1)，其特征在于，所述的金屬涂層(5)基本上在底板(1)的整個上表面(8)上是連續、平面覆蓋的，即它基本上在底板(1)的整個上表面(8)上是不間斷的。
17.根據權利要求15或16的底板(1)，其特征在于，用于焊接連接的焊接材料(6a’，6b’，6c’，6d’)的外表面是凹面。
18.根據權利要求15至17中任何一個的底板(1)，其特征在于，所述部件(2)的底面(4)是凸面。
19.根據權利要求15至18中任何一個的底板(1)，其特征在于，所述的多個部件(2)中的至少一個包括一個用于夾持支座(2”)的夾持裝置(2’)，每個夾持支座上固定有至少一個微型光學元件(3)，其中，通過焊接點(10)將所述的夾持裝置(2’)與夾持支座(2”)連接，和將所述的夾持支座(2”)與微型光學元件(3)連接。
20.一種基板，其用在根據權利要求1至14中任何一個的方法中，其特征在于，一個對于激光射束是可透射的底板(1)和至少一個金屬涂層(5)，其中所述的底板(1)在其一個面(8)上涂有至少一個金屬涂層(5)，所述的金屬涂層(5)基本上在所述底板(1)的所述的整個面(8)上是連續、平面覆蓋的，并且基本上在所述底板(1)的所述的整個面(8)上是不間斷的。
21.根據權利要求20所述的基板，其特征在于，一個焊接材料層(6d)至少是在所述底板(1)的金屬涂層(5)的一個局部區域上是連續、平面覆蓋的，并且在所述的局部區域上是不間斷的。
22.根據權利要求20所述的基板，其特征在于，一個焊接材料層(6c)至少是在所述底板(1)的金屬涂層(5)的一個局部區域上以一個由許多相互間隔排列的焊接材料元件(6c”)構成的圖案形成。
23.根據權利要求21或22所述的基板，其特征在于，所述的焊接材料層(6c，6d)是覆蓋在整個金屬涂層(5)上的。
全文摘要
本發明涉及一種采用焊接連接(6a)方式將小型化部件(2)固定在一個底板(1)的某個預先確定的安裝區域(7)上的方法，特別是所述的部件包括微型光學部件(3)。底板(1)具有一個上表面(8)和一個下表面(9)，所述的部件(2)具有一個底表面(4)，至少在底板(1)的上表面(8)上的固定區域(7)上覆蓋有至少一個金屬涂層(5)，和所述的焊接材料(6a)至少局部地覆蓋在底板(1)的至少具有金屬涂層(5)的固定區域(7)上，所述焊接材料的覆蓋采用連續、平面的覆蓋方式，因此沒有間斷。將所述的部件(2)放置在底板(1)的固定區域(7)的上方，并且將部件(2)的底表面(4)這樣放在所述焊接材料(6a)上，使焊接材料(6a)和部件(2)的底表面(4)之間具有一個垂直間隔開的、相互不接觸并對置在二者之間的間隔。在另一個工藝步驟中，從底板(1)的下表面(9)向一局部限定的個預定區域如固定區域(7)提供熱能，特別是激光射束(11)，熔化焊接材料(6a)，所述的處于熔化狀態的焊接材料(6a’)變成點滴狀填充所述的相互對置的間隔，從而實現對置的兩側的固定連接。
文檔編號H05K3/34GK1717292SQ200380104533
公開日2006年1月4日 申請日期2003年12月1日 優先權日2002年11月29日
發明者斯特凡尼·羅索波洛斯, 伊雷妮·韋勒塔斯, 雷蒙德·克拉維爾 申請人:萊卡地球系統公開股份有限公司