DE19838532B4 - Method and device for placing and remelting solder material fittings - Google Patents

Method and device for placing and remelting solder material fittings Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Platzierung einer Mehrzahl von Lotmaterialformstücken auf einer eine Mehrzahl von Anschlussflächen aufweisenden Anschlussflächenanordnung eines Substrats und zum anschließenden Umschmelzen der Lotmaterialformstücke auf den Anschlussflächen ; gekennzeichnet durch
die Verfahrensschritte:
– Anordnung einer Schabloneneinrichtung (21, 40, 51, 56, 65, 75) mit einer Mehrzahl von Schablonenöffnungen (27, 48, 61, 70) zur Aufnahme von Lotmaterialformstücken (20) gegenüber einem mit einer Anschlussflächenanordnung (29) versehenen Substrat (23, 49, 64), derart, dass die Lotmaterialformstücke den einzelnen Anschlussflächen (28, 50, 63) zugeordnet sind,
– Abtastung der Schablonenöffnungen (27, 48, 61, 70) mit einer optischen Abtasteinrichtung (32) zur Detektierung von Lotmaterialformstücken (20),
– und nachfolgende Beaufschlagung der in den Schablonenöffnungen (27, 48, 61, 70) aufgenommenen Lotmaterialformstücke (20) mit einer rückwärtig zur Schabloneneinrichtung (21, 40, 51, 56, 65, 75) angeordneten Lasereinrichtung (39), derart, dass die Lotmaterialformstücke durch die Schabloneneinrichtung hindurch mit Laserenergie beaufschlagt werden.
A method for placing a plurality of Lotmaterialformstücken on a plurality of pads having pad arrangement of a substrate and then remelting the Lotmaterialformstücke on the pads; marked by
the process steps:
- Arrangement of a template device (21, 40, 51, 56, 65, 75) having a plurality of template openings (27, 48, 61, 70) for receiving Lotmaterialformstücken (20) against a provided with a pad arrangement (29) substrate (23 , 49, 64), such that the solder material fittings are assigned to the individual connection surfaces (28, 50, 63),
Scanning the template openings (27, 48, 61, 70) with an optical scanning device (32) for detecting solder material fittings (20),
- And subsequent loading of the in the template openings (27, 48, 61, 70) received Lotmaterialformstücke (20) with a rearward to the template means (21, 40, 51, 56, 65, 75) arranged laser device (39), such that the Lotmaterialformstücke be applied through the template device through with laser energy.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plazierung einer Mehrzahl von Lotmaterialformstücken auf einer eine Mehrzahl von Anschlußflächen aufweisenden Anschlußflächenanordnung eines Substrats und zum anschließenden Umschmelzen der Lotmaterialformstücke auf den Anschlußflächen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.The The present invention relates to a method for placing a Plurality of solder material fittings on a plurality of pads having pad arrangement of a Substrate and to the subsequent Remelting the Lotmaterialformstücke on the pads. Furthermore relates to the present invention for carrying out this Method suitable device.

Verfahren der eingangs genannten Art werden beispielsweise beim sogenannten „Wafer Bumping", bei der Herstellung von sogenannten „Chip-Size-Packages" oder auch bei der Herstellung von „Ball Grid Arrays" eingesetzt. Grundsätzlich geht es bei den vorgenannten Verfahren darum, eine Vielzahl von einheitlich ausgebildeten Anschlußflächen- oder Kontaktmetallisierungen in vorgegebener Verteilungsordnung auf einer Substratoberfläche herzustellen. Hierzu werden bislang Verfahren eingesetzt, bei denen entweder die Plazierung oder Anordnung von Lotmaterialdepots auf den Anschlußflächen in einem Einzelplazierungsverfahren und das nachfolgende Umschmelzen durch eine separate Beaufschlagung der Lotmaterialdepots oder Lotmaterialformstücke mit Wärme energie, beispielsweise Laserenergie, erfolgt, oder bei denen beispielsweise in einem Maskenauftragsverfahren Lotmaterialdepots als pastöses Material aufgetragen werden und das anschließende Umschmelzen in einem Ofen für alle Lotmaterialdepots gleichzeitig durchgeführt wird.method of the type mentioned are, for example, the so-called "wafer Bumping ", at the Production of so-called "chip-size packages" or even in the Production of "Ball Grid Arrays "used. in principle it is in the aforementioned method to a variety of uniformly formed pad or contact metallizations in predetermined Establish distribution order on a substrate surface. To do this hitherto used methods in which either the placement or arrangement of solder material deposits on the pads in a single placement process and subsequent remelting by a separate loading of the solder material depots or Lotmaterialformstücke with Thermal energy, For example, laser energy takes place, or in which, for example in a mask application process, solder material deposits as a pasty material be applied and the subsequent remelting in one Oven for all soldering material deposits are carried out simultaneously.

Ein besonderer Vorteil des erstgenannten Verfahrens, das beispielsweise in der DE 195 41 996 A1 beschrieben ist, besteht darin, daß durch die vereinzelte Beaufschlagung der Lotmaterialdepots bzw. Lotmaterialformstücke mit Wärmeenergie, insbesondere in dem Fall der Verwendung von Laserenergie, eine möglichst geringe Wärmebeanspruchung für das Substrat ermöglicht. Andererseits erweist sich dieses Verfahren aber auch als entsprechend langwierig in der Durchführung. Mit dem zweitgenannten Verfahren sind insbesondere aufgrund des schnell ablaufenden Umschmelzverfahren große Durchsätze mit entsprechend hohen Stückzahlen in der Fertigung möglich. Jedoch sind mit der Durchführung eines derartigen Verfahrens, insbesondere aufgrund des hohen apparativen Aufwands, hohe Herstellungskosten verbunden. Zudem ergeben sich je nach Art der derart behandelten Substrate Probleme aufgrund der hohen Temperaturbelastung.A particular advantage of the former method, which, for example, in the DE 195 41 996 A1 is described, that by the occasional loading of the solder material depots or Lotmaterialformstücke with heat energy, in particular in the case of the use of laser energy, the lowest possible thermal stress for the substrate allows. On the other hand, this method also proves to be correspondingly lengthy in the implementation. With the second-mentioned method, large throughputs with correspondingly high quantities in production are possible, in particular due to the fast-running remelting process. However, with the implementation of such a method, in particular due to the high expenditure on equipment, high production costs associated. In addition, depending on the nature of the substrates thus treated, problems arise due to the high temperature load.

Ein weiteres Verfahren zur Anordnung von Lotmaterialdepots auf den Anschlußflächen ist in der US 48 71 110 beschrieben. Dabei werden Lotkugeln mittels einer Unterdruckbeaufschlagung von einer Lochschablone fixierend aufgenommen und anschließend auf eine Anschlußflächenanordnung aufgesetzt. Die Lotmaterialdepots können anschließend, wie oben beschrieben, in einem Ofen gleichzeitig umgeschmolzen werden.Another method for the arrangement of soldering material deposits on the pads is in the US 48 71 110 described. In this case, solder balls are recorded by means of a negative pressure by a hole template fixing and then placed on a pad assembly. The solder material deposits can then be remelted simultaneously in an oven as described above.

In der DE 195 11 392 A1 ist ein Verfahren zur Ausbildung von Lothöckern auf Oberflächenbereichen eines Substrats beschrieben, bei dem Lotmaterial in pastöser Form flächig auf einen Glasträger aufgebracht wird, der Glasträger danach über dem Substrat angeordnet wird und anschließend das Lotmaterial in bestimmten Bereich mittels rückwärtig aufgebrachter Laserstrahlung geschmolzen, so daß sich auf dem Substrat ein Lothöcker bildet.In the DE 195 11 392 A1 a method for the formation of solder bumps on surface areas of a substrate is described in which solder material is applied in paste form on a glass substrate, the glass substrate is then placed over the substrate and then melted the solder material in a certain area by means of laser radiation applied backward, so that forms a solder bump on the substrate.

Aus der DE 44 43 822 A1 ist ein Verfahren zur Laserlötung von Werkstücken bekannt, bei dem vereinzelte Lotmaterialformstücke in Schablonenöffnungen positioniert und anschließend zur Verbindung mit den Werkstücken mit Laserenergie beaufschlagt werden. Das zur Laserbeaufschlagung vorgesehene Laserlötgerät ist mit einem Infrarot-Detektor ausgestattet.From the DE 44 43 822 A1 a method for laser soldering of workpieces is known in which isolated Lotmaterialformstücke be positioned in template openings and then acted upon for connection to the workpieces with laser energy. The laser soldering device provided for laser application is equipped with an infrared detector.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bzw. eine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens geeignete Vorrichtung vorzuschlagen, das bzw. die die Plazierung und das nachfolgende Umschmelzen einer Mehrzahl von Lotmaterialformstücken auf Anschlußflächen eines Substrats möglichst kostengünstig und dennoch mit einer möglichst geringen thermischen Substratbeanspruchung ermöglicht.Of the The present invention is based on the object, a method of the type mentioned above or one for carrying out such a method Propose suitable device, the or the placement and the subsequent remelting of a plurality of Lotmaterialformstücken on pads of a Substrate as possible economical and yet with one possible low thermal substrate stress allows.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 oder 14 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 or a device with the features of claim 9 or 14 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt zunächst die Anordnung einer Schabloneneinrichtung mit einer Mehrzahl von Schablonenöffnungen zur Aufnahme von Lotmaterialformstücken gegenüber einem mit einer Anschlußflächenanordnung versehenen Substrat, derart, daß die Lotmaterialformstücke den einzelnen Anschlußflächen zugeordnet sind, danach eine Abtastung der Schablonenöffnungen mit einer optischen Abtasteinrichtung zur Detektierung von Lotmaterialformstücken erfolgt und nachfolgend eine Beaufschlagung der in den Schablonenöffnungen aufgenommenen Lotmaterialformstücke mit einer rückwärtig zur Schabloneneinrichtung angeordneten Lasereinrichtung, derart, daß die Lotmaterialformstücke durch die Schabloneneinrichtung hindurch mit Laserenergie beaufschlagt werden.at the method according to the invention takes place first the arrangement of a template device with a plurality of stencil apertures for receiving Lotmaterialformstücken over a provided with a pad arrangement Substrate, such that the Lotmaterialformstücke assigned to the individual pads then a scan of the template openings with an optical Scanning device for detecting Lotmaterialformstücken takes place and subsequently an impingement on the template openings recorded Lotmaterialformstücke with a backward to Template device arranged laser device, such that the Lotmaterialformstücke by the stencil device is supplied with laser energy become.

Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert demnach ein zur Durchführung eines besonders zeitsparenden Plazierungsvorgangs geeignetes Schablonenverfahren mit einem für das Substrat hinsichtlich einer thermischen Beanspruchung besonders schonenden Laserumschmelzverfahren.The inventive method combi accordingly defines a template method suitable for carrying out a particularly time-saving placement operation with a laser remelting method which is particularly gentle on the substrate with regard to thermal stress.

Zusätzlich ist es zum einen möglich, Fehlstellen sehr frühzeitig, also noch vor einer etwaigen dem Umschmelzvorgang nachfolgenden Qualitätsprüfung zu erkennen. Zum anderen kann die Lasereinrichtung in Abhängigkeit von dem Vorhandensein des Lotmaterialformstücks auf der betreffenden Anschlußfläche ausgelöst werden, so daß eine thermische Schädigung des Substrats infolge einer unmittelbaren Laserbeaufschlagung der Anschlußfläche ausgeschlossen werden kann.In addition is it is possible, Defects very early, So even before any remelting subsequent Quality inspection too detect. On the other hand, the laser device depending be triggered by the presence of the Lotmaterialformstücks on the relevant pad so that one thermal damage of the substrate due to an immediate laser exposure of the Connection surface excluded can be.

Bei einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens erfolgt die zur Applikation der einzelnen Lotmaterialformstücke notwendige Vereinzelung in der Schabloneneinrichtung selbst aus einer Menge von in der Schabloneneinrichtung aufgenommenen Lotmaterialformstücken durch eine Befüllung der in einer Lochscheibe der Schabloneneinrichtung angeordneten Schablonenöffnungen. Bei dieser Verfahrensvariante dient die Schabloneneinrichtung selbst als Reservoir für die Lotmaterialformstücke, so daß eine gesonderte Beschickungseinrichtung zur Beschickung der Schabloneneinrichtung mit Lotmaterialformstücken nicht notwendig ist.at a particularly preferred variant of the method is the for the application of the individual pieces of solder material necessary separation in the stencil device itself from a lot of in the stencil device recorded Lotmaterialformstücken through a filling arranged in a perforated disc of the template device Stencil apertures. In this process variant, the template device itself serves as Reservoir for the solder material fittings, so that one separate loading device for feeding the template device with solder material fittings is not necessary.

Bei einer ebenfalls sehr vorteilhaften Variante des Verfahrens erfolgt eine Vereinzelung der Lotmaterialformstücke durch die Schabloneneinrichtung durch Entnahme von Lotmaterialformstücken aus einer außerhalb der Schabloneneinrichtung angeordneten Menge von Lotmaterialformstücken, derart, daß bei der Entnahme die in einer Lochscheibe angeordneten Schablonenöffnungen der Schabloneneinrichtung befüllt werden.at a likewise very advantageous variant of the method takes place a separation of the Lotmaterialformstücke by the template device Removal of Lotmaterialformstücken from an outside the stencil device arranged amount of Lotmaterialformstücken, such that in the Removal of the stencil openings arranged in a perforated disk the template device filled become.

Hierbei dient die Schabloneneinrichtung selbst als Entnahmeeinrichtung, so daß eine separate Vorrichtung zur Entnahme und Zuführung von Lotmaterialformstücken zur Schabloneneinrichtung nicht notwendig ist.in this connection serves the template device itself as a removal device, so that one separate device for the removal and feeding of Lotmaterialformstücken for Template device is not necessary.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich auch, wenn die Beaufschlagung der Lotmaterialformstücke mit Laserenergie über die optische Abtasteinrichtung erfolgt, die auch bereits zur Detektierung von Lotmaterialformstücken verwendet wird.When It is also particularly advantageous if the admission the solder material fittings with laser energy over the optical scanning takes place, which also already for detection of solder material fittings is used.

Bei Durchführung der Verfahrensvariante, bei der, wie vorstehend erwähnt, die Schabloneneinrichtung selbst als Reservoir für die Lotmaterialformstücke dient, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Befüllung der in einer Lochscheibe der Schabloneneinrichtung angeordneten Schablonenöffnungen mittels einer über die Lochscheibe hinweg bewegbaren und zur Lochscheibe hin geöffneten Füllkammer erfolgt.at execution the method variant, in which, as mentioned above, the Stencil device itself serves as a reservoir for the Lotmaterialformstücke, it proves to be advantageous when filling the in a perforated disc the template device arranged template openings by means of an over the perforated disc movable away and the perforated disc open filling chamber he follows.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit bei Durchführung der Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Schabloneneinrichtung selbst als Reservoir für die Lotmaterialformstücke dient, besteht darin, die Befüllung der in einer Lochscheibe der Schabloneneinrichtung angeordneten Schablonenöffnungen mittels einer parallel zur Oberfläche der Lochscheibe bewegbaren, um ihre Bewegungsachse rotierenden Flügelradeinrichtung durchzuführen.A further advantageous possibility when performing the variant of the method according to the invention, in which the template device itself serves as a reservoir for the solder material fittings, is the filling the stencil openings arranged in a perforated disk of the stencil device by means of a movable parallel to the surface of the perforated disc, to perform about their axis of motion rotating Flügelradeinrichtung.

Bei Durchführung der vorbeschriebenen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Schabloneneinrichtung selbst als Entnahmeeinrichtung zur Entnahme der Lotmaterialformstücke aus einem Reservoir für Lotmaterialformstücke dient, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Befüllung der in einer Lochscheibe der Schabloneneinrichtung angeordneten Schablonenöffnungen mittels Unterdruck erfolgt.at execution the above-described variant of the method according to the invention, in which the Template device itself as a removal device for removal the Lotmaterialformstücke a reservoir for Lotmaterialformstücke serves, it proves to be advantageous if the filling of in a perforated disc of the template device arranged stencil openings by means of negative pressure.

Unabhängig von den vorbeschriebenen Varianten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in jedem Fall ein auf die in den Schablonenöffnungen aufgenommenen Lotmaterialformstücke ausgeübter Anpressdruck zur Erzeugung eines Berührungskontakts mit den Anschlußflächen mittels eines in der Schabloneneinrichtung ausgebildeten Überdrucks erzeugt werden. Auch ist es möglich, den Berührungskontakt über einen mechanischen Anpressdruck der Schabloneneinrichtung selbst zu erzeugen.Independent of the above-described variants for carrying out the method according to the invention In any case, a contact pressure exerted on the solder material fittings accommodated in the template openings can take place to create a touch contact with the pads by means of a formed in the template device overpressure be generated. It is also possible the touch contact over a generate mechanical contact pressure of the template device itself.

Bei der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeigneten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Schabloneneinrichtung mit einem Aufnahmebehälter zur Aufnahme einer Menge von Lot materialformstücken vorgesehen, wobei der Aufnahmebehälter eine als Lochscheibe ausgebildete Behälterwandung zur Übergabe von Lotmaterialformstücken auf die Anschlußflächenanordnung aufweist, und die Lochscheibe mit einer Vereinzelungseinrichtung versehen, derart, daß aus der Menge von Lotmaterialformstücken vereinzelte und einzelnen Anschlußflächen der Anschlußflächenanordnung zugeordnet in Schablonenöffnungen der Lochscheibe aufgenommene Lotmaterialformstücke exponiert angeordnet werden deren Vorhandensein mittels einer Detektiereinrichtung einzeln erfaßbarr und die mittels einer Lasereinrichtung rückwärtig mit Laserenergie beaufschlagbar sind.at the one to carry the method according to the invention Particularly suitable device according to the invention is a template device with a receptacle provided for receiving a lot of solder material fittings, wherein the receptacle designed as a perforated disc container wall for transfer of solder material fittings on the pad assembly has, and the perforated disc with a singulator provided, such that from the amount of Lotmaterialformstücken isolated and individual pads of the pad assembly assigned in template openings the perforated disc recorded Lotmaterialformstücke be exposed their presence by means of a detection device individually detectable and which can be acted upon by laser energy by means of a laser device are.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Vereinzelungseinrichtung über die Lochscheibe hinweg bewegbar ausgebildet. Dabei kann die Vereinzelungseinrichtung als eine über die Lochscheibe hinwegbewegbare und zur Lochscheibe hin geöffnete Füllkammer ausgebildet sein. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die Vereinzelungseinrichtung als eine über die Lochscheibe hinweg bewegbare Flügelradeinrichtung mit von Flügeln eines Flügelrades der Flügelradeinrichtung begrenzten, radial offenen Transportkammerabteilungen auszubilden. According to an advantageous embodiment, the separating device is designed to be movable over the perforated disk. In this case, the singling device can be moved as a movable over the perforated disc and towards the perforated disc be formed open filling chamber. A further advantageous possibility consists in designing the singling device as a vane wheel device movable over the perforated disk and with radially open transport chamber sections delimited by vanes of an impeller wheel of the impeller device.

Wenn die Vereinzelungseinrichtung unabhängig von ihrer Ausbildung in einem durch die Schabloneneinrichtung gebildeten abgeschlossenen Raum aufgenommen ist, dessen der Lochscheibe gegenüberliegend angeordnete Rückwand transparent ausgeführt ist, ist es möglich, der Applikation der vereinzelten Lotmaterialformstücke auf die Anschlußflächen der Anschlußflächenanordnung des Substrats oder auch den Umschmelzvorgang mit einem Überdruck zu überlagern. Besonders vorteilhaft erweist es sich in diesem Zusammenhang, wenn zur Erzeugung des Überdrucks eine Schutzgasatmosphäre verwendet wird.If the separating device regardless of their training in a closed space formed by the stencil device is received, the perforated disc opposite arranged rear wall transparent accomplished is, is it possible the application of the isolated Lotmaterialformstücke the pads of the Pad arrangement of the substrate or the remelting with an overpressure to overlay. It proves particularly advantageous in this context if for generating the overpressure a protective gas atmosphere is used.

Bei einer alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Schabloneneinrichtung selbst als Vereinzelungseinrichtung ausgebildet und weist ein Gehäuse mit einer Lochscheibe auf, die mit einer Mehrzahl von Schablonenöffnungen zur Aufnahme von Lotmaterialformstücken versehen ist, und gegenüberliegend der Lochscheibe eine transparente Rückwand aufweist, und die mit einer Detektiereinrichtung zur Erfassung der einzelnen Lotmaterialformstücke und einer Lasereinrichtung zur rückwärtigen Beaufschlagung der Lotmaterialformstücke versehen ist.at an alternative embodiment the device according to the invention is the template device itself as a singulator formed and has a housing with a perforated disc, which with a plurality of template openings for Inclusion of solder material fittings is provided, and opposite the perforated disc has a transparent rear wall, and with a detection device for detecting the individual pieces of solder material and a laser device for backward loading the solder material fittings is provided.

Eine derartig ausgebildete Schabloneneinrichtung kann mit Unterdruck beaufschlagt selbst als Vereinzelungs- und/oder Entnahmeeinrichtung zur Entnahme von Lotmaterialformstücken aus einem Reservoir von Lotmaterialformstücken dienen, wobei dann sich aufgrund der Entnahme der Lotmaterialformstücke aus dem Reservoir eine durch die Unterdruckbeaufschlagung ermöglichte, selbsttätige Befüllung der Schablonenöffnungen ergibt.A such trained stencil device can with negative pressure acts as a separation and / or withdrawal facility for the removal of Lotmaterialformstücken from a reservoir of solder material serve, in which case due to the removal of the Lotmaterialformstücke the reservoir was made possible by the negative pressure, automatic filling the template openings results.

Wenn die in der Lochscheibe ausgebildeten Schablonenöffnungen im Durchmesser kleiner sind als der kleinste Durchmesser der Lotmaterialformstücke, ist es möglich, bei einer Unterdruckbeaufschlagung die Lotmaterialformstücke gegen die Öffnungsquerschnitte der Schablonenöffnungen zu saugen, so daß sich gleichzeitig mit der Vereinzelung auch eine exponierte Anordnung der Lotmaterialformstücke ergibt, die es ermöglicht, die Lotmaterialformstücke über die Schabloneneinrichtung mechanisch gegen die Anschlußflächen der Anschlußflächenanordnung zu drücken.If the stencil openings formed in the perforated disc smaller in diameter are as the smallest diameter of the Lotmaterialformstücke is it is possible with a negative pressure against the Lotmaterialformstücke against the opening cross sections the template openings to suck, so that simultaneously with the separation also an exposed arrangement the solder material fittings that makes it possible the Lotmaterialformstücke on the Template device mechanically against the pads of the Pad arrangement to press.

Wenn die in der Lochscheibe ausgebildeten Schablonenöffnungen im Durchmesser größer sind als der größte Durchmesser der Lotmaterialformstücke und ein zwischen der Lochscheibe und der Rückwand ausgebildete Abstand kleiner ist als der kleinste Durchmesser der Lotmaterialformstücke, ist es möglich, die Lotmaterialformstücke unter Aufrechterhaltung der vereinzelten Anordnung im Innern der Schabloneneinrichtung anzuordnen, um den nachfolgenden Umschmelzvorgang weitestgehend innerhalb der Schablonenenrichtung durchführen zu können.If the template openings formed in the perforated disc are larger in diameter than the largest diameter the solder material fittings and a clearance formed between the perforated disc and the rear wall is smaller than the smallest diameter of the Lotmaterialformstücke is it is possible the solder material fittings while maintaining the isolated arrangement inside the Template device to order the subsequent remelting to perform as far as possible within the template direction can.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Lochscheibe und/oder Seitenwände der über die Lochscheibe hinwegbewegbaren Füllkammer einen quer zur Flächenausdehnung der Lochscheibe flexiblen Wandaufbau aufweisen. Hierdurch ist es möglich, auch bei etwaiger unebener Ausbildung der Substratoberfläche eine weitestgehend sich an die Substratoberfläche anschmiegende Ausbildung der Lochscheibe zu erreichen.When it proves particularly advantageous if the perforated disc and / or side walls the over the perforated disc movable away Füllkammer a transverse to the surface extent the perforated disc have flexible wall construction. This is it possible, even with any uneven formation of the substrate surface a largely conforming to the substrate surface training to reach the perforated disc.

Hierzu kann der Wandaufbau zumindest drei Schichten mit einer zwischen zwei verschleißfest ausgeführten Oberflächenschichten angeordneten und nachgiebig ausgebildeten Kompressionsschicht aufweisen. Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn die Kompressionsschicht aus einem Kunststoff und die Oberflächenschichten aus Metall ausgebildet sind.For this The wall construction can be at least three layers with one between two wear-resistant surface layers arranged and yieldingly formed compression layer. It proves to be particularly advantageous if the compression layer made of a plastic and the surface layers of metal are.

Nachfolgend werden bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie dabei zum Einsatz kommende bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:following are preferred variants of the method according to the invention and thereby to Use coming preferred embodiments of Device according to the invention closer to the drawings explained. Show it:

1 eine Prinzipdarstellung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a schematic diagram of a variant of the method according to the invention;

2 eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer mit einer Füllkammer versehenen Schabloneneinrichtung vor der Anordnung auf einer Substratoberfläche und Durchführung des Umschmelzvorgangs; 2 a variant of the method according to the invention using a provided with a filling chamber template device prior to placement on a substrate surface and performing the remelting process;

3 die in 2 dargestellte Schabloneneinrichtung nach Anordnung auf der Substratoberfläche; 3 in the 2 illustrated stencil device after arrangement on the substrate surface;

4 eine Draufsicht auf die in den 2 und 3 dargestellte Schabloneneinrichtung; 4 a plan view of the in the 2 and 3 illustrated template device;

5 eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer mit einer Flügelradeinrichtung versehenen Schabloneneinrichtung vor Anordnung auf einer Substratoberfläche und Durchführung des Umschmelzvorgangs; 5 a further variant of the method according to the invention using a stencil device provided with a Flügelradeinrichtung before placing on a substrate surface and performing the remelting process;

6 die in 5 dargestellte Schabloneneinrichtung nach Anordnung auf der Substratoberfläche; 6 in the 5 illustrated templates device after placement on the substrate surface;

7 die in den 5 und 6 dargestellte Schabloneneinrichtung in Draufsicht; 7 in the 5 and 6 illustrated template device in plan view;

8 eine weitere Ausführungsform einer Schabloneneinrichtung nach Aufnahme von Lotmaterialformstücken; 8th a further embodiment of a template device after receiving Lotmaterialformstücken;

9 die in 8 dargestellte Schabloneneinrichtung nach Aufnahme von Lotmaterialformstücken; 9 in the 8th illustrated template device after receiving Lotmaterialformstücken;

10 eine weitere Ausführungsform der Schabloneneinrichtung vor Anordnung einer Substratoberfläche; 10 a further embodiment of the template device prior to the arrangement of a substrate surface;

11 die in 10 dargestellte Schabloneneinrichtung nach Anordnung auf einer Substratoberfläche; 11 in the 10 illustrated stencil device after placement on a substrate surface;

12 eine Teilunteransicht der in den 10 und 11 dargestellten Schabloneneinrichtung mit Darstellung von Schablonenöffnungen; 12 a partial view of the in the 10 and 11 illustrated template device with representation of template openings;

13 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Schablonenöffnung gemäß Schnittlinienverlauf XIII-XIII in 12; 13 an enlarged sectional view of a template opening according to section line XIII-XIII in 12 ;

14 eine Ausführungsform einer Schabloneneinrichtung in Draufsicht mit einer Mehrzahl von Schablonensegmenten; 14 an embodiment of a template device in plan view with a plurality of template segments;

15 eine Schnittdarstellung einer in 14 dargestellten Füllkammer; 15 a sectional view of an in 14 illustrated filling chamber;

16 eine Schnittdarstellung durch ein in 14 dargestelltes Schablonensegment gemäß Schnittlinienverlauf XVI-XVI in 14; 16 a sectional view through a in 14 shown stencil segment according to section line XVI-XVI in 14 ;

17 eine ausschnittsweise Vergrößerung der in 16 dargestellten Schnittdarstellung; 17 a partial enlargement of the in 16 illustrated sectional view;

18 eine Variante der in den 5, 6 und 7 dargestellten Flügelradeinrichtung. 18 a variant of the in the 5 . 6 and 7 illustrated Flügelradeinrichtung.

1 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Möglichkeit zur Durchführung eines Verfahrens zur Plazierung von Lotmaterialformstücken 20 für einen nachfolgenden Umschmelzvorgang. Hierzu ist eine Schabloneneinrichtung 21 vorgesehen, die ein Gehäuse 22 aus einer gegenüberliegend einem Substrat 23 angeordneten Lochscheibe 24, einer der Lochscheibe 24 gegenüberliegend angeordneten transparenten Rückwand 25 und einem die Rückwand 25 mit der Lochscheibe 24 verbindenden Seitenwandrahmen 26 aufweist. 1 shows in a schematic representation of a possibility for carrying out a method for the placement of Lotmaterialformstücken 20 for a subsequent remelting process. This is a template device 21 provided a housing 22 from one opposite a substrate 23 arranged perforated disc 24 , one of the perforated disc 24 opposite arranged transparent rear wall 25 and one the back wall 25 with the perforated disc 24 connecting side wall frame 26 having.

Die Lochscheibe 24 weist Schablonenöffnungen 27 auf, in denen die Lotmaterialformstücke 20 so angeordnet sind, daß sie sich jeweils in Berührungskontakt mit zugeordneten Anschlußflächen 28 einer Anschlußflächenanordnung 29 des Substrats 23 befinden.The perforated disc 24 has template openings 27 on, in which the Lotmaterialformstücke 20 are arranged so that they are each in touching contact with associated pads 28 a pad arrangement 29 of the substrate 23 are located.

Wie aus 1 ersichtlich, ist die Schabloneneinrichtung 21 mit einem Druckanschluß 30 versehen, der eine Beaufschlagung eines Innenraums 31 der Schabloneneinrichtung 21 mit einem Gasdruck ermöglicht. In der in 1 dargestellten Konfiguration werden die Lotmaterialformstücke 20 durch einen im Innenraum 31 ausgebildeten Überdruck beaufschlagt, so daß sich ein Berührungskontakt zwischen den Lotmaterialformstücken 20 und den zugeordneten Anschlußflächen 28 des Substrats 23 einstellt. In dieser Konfiguration kann ein nachfolgend erläuterter Umschmelzvorgang eingeleitet werden.How out 1 can be seen, is the template device 21 with a pressure connection 30 provided that an admission of an interior 31 the template device 21 with a gas pressure allows. In the in 1 The configuration shown are the Lotmaterialformstücke 20 through one in the interior 31 trained pressure applied, so that a touch contact between the Lotmaterialformstücken 20 and the associated pads 28 of the substrate 23 established. In this configuration, a re-melting process explained below can be initiated.

Zur Durchführung des Umschmelzvorgangs ist, wie in 1 beispielhaft dargestellt, oberhalb der transparenten Rückwand 25 der Schabloneneinrichtung 21 eine optische Abtasteinrichtung 32 angeordnet, die einen Schwenkspiegel 33 umfaßt, der in einem Abtaststrahlengang 34 angeordnet ist. Im vorliegenden Fall ist im Abtaststrahlengang 34 eine als Prisma ausgebildete Strahlumlenkeinrichtung 35 angeordnet, die eine Auskopplung eines Detektorstrahlengangs 36 aus dem Abtaststrahlengang 34 ermöglicht. Der Detektorstrahlengang 36 stellt je nach Drehstellung des Schwenkspiegels 33 die optische Verbindung zwischen den einzelnen Lotmaterialformstücken 20 bzw. den zugeordneten Anschlußflächen 28 des Substrats 23 her. Am Ende des Detektorstrahlengangs 36 befinden sich im vorliegenden Fall ein Infrarotdetektor 37 sowie ein beispielsweise als CCD-Kamera ausgebildeter Lotmaterialdetektor 38. Am Ende des Abtaststrahlengangs 34 befindet sich eine Lasereinrichtung 39, die je nach Drehstellung des Schwenkspiegels 33 eine Beaufschlagung der einzelnen Lotmaterialformstücke 20 mit Laserenergie ermöglicht.To perform the remelting process, as in 1 exemplified, above the transparent rear wall 25 the template device 21 an optical scanner 32 arranged, which has a swivel mirror 33 which is in a scanning beam path 34 is arranged. In the present case is in the scanning beam 34 a trained as a prism beam deflection 35 arranged, which is a decoupling of a detector beam path 36 from the scanning beam 34 allows. The detector beam path 36 provides depending on the rotational position of the pivoting mirror 33 the optical connection between the individual pieces of solder material 20 or the associated pads 28 of the substrate 23 ago. At the end of the detector beam path 36 In the present case, there is an infrared detector 37 and a formed for example as a CCD camera solder material detector 38 , At the end of the scanning beam path 34 there is a laser device 39 depending on the rotational position of the pivoting mirror 33 an admission of the individual Lotmaterialformstücke 20 enabled with laser energy.

Obwohl aus Gründen der vereinfachten Darstellung in 1 nicht dargestellt, verfügt der Schwenkspiegel 33 nicht nur über eine quer zur Zeichenebene verlaufende Schwenkachse, sondern auch über eine in der Zeichenebene verlaufende Schwenkachse, so daß eine insgesamt flächige Abtastung der Schabloneneinrichtung 21 bzw. der darin aufgenommenen Lotmaterialformstücke 20 möglich ist.Although for the sake of simplified illustration in 1 not shown, has the pivoting mirror 33 not only via a pivot axis extending transversely to the plane of the drawing, but also via a pivot axis extending in the plane of the drawing, so that a total planar scanning of the template device 21 or the Lotmaterialformstücke recorded therein 20 is possible.

Zur Durchführung des Umschmelzvorgangs erfolgt, ausgelöst durch den Lotmaterialdetektor 38, ein Stop der zweiachsigen Schwenkbewegung des Schwenkspiegels 33 und ebenfalls ausgelöst durch den Lotmaterialdetektor 38 eine Aktivierung der Lasereinrichtung 39 zur Beaufschlagung des jeweils detektierten Lotmaterialformstücks 20 mit Laserenergie. Beim Betrieb der Lasereinrichtung 39 ermöglicht der Infrarot-Detektor 37 eine Temperaturüberwachung mit gegebenenfalls in Abhängigkeit davon durchgeführten Änderungen der Einstellwerte der Lasereinrichtung 39.To perform the remelting process, triggered by the soldering material detector 38 , a stop of the biaxial pivoting movement of the pivoting mirror 33 and also triggered by the soldering material detector 38 an activation of the laser device 39 for loading the respective detected Lotmaterialformstücks 20 with Laserener strategy. During operation of the laser device 39 allows the infrared detector 37 a temperature monitoring with optionally carried out as a function of changes in the setting values of the laser device 39 ,

2 zeigt eine Schabloneneinrichtung 40, die analog der in 1 dargestellten Schabloneneinrichtung 21 mit einer Lochscheibe 41, einer transparenten Rückwand 42, einem Seitenwandrahmen 43 und einem Druckanschluß 44 versehen ist. In einem Innenraum 45 befindet sich eine hier aus vier Seitenwänden 46 gebildete Füllkammer 47, die im vorliegenden Fall nach oben und unten durch die Rückwand 42 bzw. die Lochscheibe 41 begrenzt wird. In der Füllkammer 47 ist eine Vielzahl von Lotmaterialformstücken 20 angeordnet, die zur Befüllung von Schablonenöffnungen 48 in der Lochscheibe 41 dienen. 2 shows a template device 40 , analogous to the in 1 illustrated stencil device 21 with a perforated disc 41 , a transparent back wall 42 , a sidewall frame 43 and a pressure port 44 is provided. In an interior 45 There is one here from four side walls 46 formed filling chamber 47 in the present case, up and down through the back wall 42 or the perforated disc 41 is limited. In the filling chamber 47 is a variety of Lotmaterialformstücken 20 arranged for filling stencil openings 48 in the perforated disc 41 serve.

Unterhalb der in 2 dargestellten Schabloneneinrichtung 40 befindet sich ein Substrat 49, das im vorliegenden Fall eine Oberflächenkrümmung mit einer Durchbiegung d aufweist.Below the in 2 illustrated stencil device 40 there is a substrate 49 , which in the present case has a surface curvature with a deflection d.

Wie 3 zeigt, schmiegt sich bei Anordnung der Schabloneneinrichtung 40 auf der Oberfläche des Substrats 49 die Lochscheibe 41 an die Oberfläche des Substrats 49 an. Nach Erreichung dieses angeschmiegten Zustands wird die Füllkammer 47 translatorisch über die Lochscheibe 41 hinwegbewegt, wobei aus der in der Füllkammer 47 angeordneten Menge von Lotmaterialformstücken 20 Lotmaterialformstücke 20 in die Schablonenöffnungen 48 der Lochscheibe 41 vereinzelt werden.As 3 shows nestles in arrangement of the template device 40 on the surface of the substrate 49 the perforated disc 41 to the surface of the substrate 49 at. Upon reaching this snug state, the filling chamber 47 translationally over the perforated disc 41 moved away, taking out of the in the filling chamber 47 arranged amount of Lotmaterialformstücken 20 Lotmaterialformstücke 20 into the template openings 48 the perforated disc 41 to be isolated.

Dieser Vorgang ist in 4 in einer Draufsicht der Schabloneneinrichtung 40 dargestellt, wobei die transparente Rückwand 42 den Blick in den Innenraum 45 der Schabloneneinrichtung 40 freigibt.This process is in 4 in a plan view of the template device 40 shown, with the transparent rear wall 42 the view into the interior 45 the template device 40 releases.

Die in 4 dargestellte Draufsicht zeigt deutlich, daß sich infolge der Translationsbewegung der Füllkammer 47 eine Befüllung der Schablonenöffnungen 48 in der Lochscheibe 41 einstellt. Nach vollständiger Befüllung der Lochscheibe 41 und Rückbewegung der Füllkammer 47 in die in 2 dargestellte Ausgangslage kann nun eine Beaufschlagung der einzelnen Lotmaterialformstücke 20 mit Laserenergie, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, erfolgen. Dabei kann über den im Seitenwandrahmen 43 vorgesehenen Druckanschluß 44 der Innenraum 45 mit einer Inertgasatmosphäre beaufschlagt werden, die neben einem oxydationsfreien Umschmelzvorgang auch den gewünschten Anpressdruck der Lotmaterialformstücke 20 gegen Anschlußflächen 50 des Substrats 49 ermöglicht (3).In the 4 shown top view clearly shows that due to the translational movement of the filling chamber 47 a filling of the template openings 48 in the perforated disc 41 established. After complete filling of the perforated disc 41 and return movement of the filling chamber 47 in the in 2 Starting position shown can now be an admission of the individual Lotmaterialformstücke 20 with laser energy, as referring to 1 described, done. It can over the in the sidewall frame 43 provided pressure connection 44 The interior 45 be acted upon with an inert gas, in addition to an oxidation-free remelting and the desired contact pressure of the Lotmaterialformstücke 20 against connection surfaces 50 of the substrate 49 allows ( 3 ).

5 zeigt eine Schabloneneinrichtung 51, die in Übereinstimmung mit der in den 2 bis 4 dargestellten Schabloneneinrichtung 40 eine Lochscheibe 41, eine Rückwand 42, einen Seitenwandrahmen 43 und einen Druckanschluß 44 aufweist. 5 shows a template device 51 which, in accordance with the in the 2 to 4 illustrated stencil device 40 a perforated disc 41 , a back wall 42 , a sidewall frame 43 and a pressure port 44 having.

Abweichend von der in den 2 bis 4 dargestellten Schabloneneinrichtung 40 ist die Schabloneneinrichtung 51 mit einer Flügelradeinrichtung 52 versehen, die die bei der Schabloneneinrichtung 40 zur Anwendung kommende Füllkammer 47 ersetzt. Die Flügelradeinrichtung 52 weist ein Flügelrad 53 mit Flügeln 54 auf, die sich, wie insbesondere aus 7 ersichtlich, über die Breite des Innenraums 45 erstrecken. Wie ferner aus den 6 und 7 ersichtlich, wird die Flügelradeinrichtung 52 zur Befüllung der Schablonenöffnungen 48 in der Lochscheibe 41 translatorisch und mit einer Rotation überlagert über die Lochscheibe 41 hinwegbewegt. Dabei treibt die Flügelradeinrichtung 52 die Menge von Lotmaterialformstücken 20 vor sich her, wobei gleichzeitig mit den vorzugsweise elastisch ausgebildeten Flügeln 54 Lotmaterialformstücke 20 in die Schablonenöffnungen 48 gedrängt werden.Deviating from the in the 2 to 4 illustrated stencil device 40 is the template setup 51 with a Flügelradeinrichtung 52 provided by the template device 40 used filling chamber 47 replaced. The Flügelradeinrichtung 52 has an impeller 53 with wings 54 on, which, in particular, out 7 apparent across the width of the interior 45 extend. As further from the 6 and 7 can be seen, the Flügelradeinrichtung 52 for filling the template openings 48 in the perforated disc 41 translationally and with a rotation overlaid on the perforated disc 41 moved away. It drives the Flügelradeinrichtung 52 the amount of Lotmaterialformstücken 20 in front of him, wherein simultaneously with the preferably elastic wings 54 Lotmaterialformstücke 20 into the template openings 48 be urged.

Um zu verhindern, daß vor Anordnung der Schabloneneinrichtung 51 auf dem Substrat 49 Lotmaterialformstücke 20 aus den Schablonenöffnungen 48 hinausgelangen können, ist die Lochscheibe 41 mit einer Schließscheibe 55 versehen, die ein mit der Lochscheibe 41 übereinstimmendes Lochbild aufweist und durch relative Verschiebung gegenüber der Lochscheibe 41 in ihrer in 5 dargestellten Schließstellung einen Verschluß der Schablonenöffnungen 48 ermöglicht. In ihrer in 6 dargestellten Offenstellung befinden sich die Öffnungen in der Schließscheibe 55 in einer mit den Schablonenöffnungen 48 fluchtenden Anordnung.In order to prevent that before arrangement of the template device 51 on the substrate 49 Lotmaterialformstücke 20 from the template openings 48 can get out, is the perforated disc 41 with a closing disc 55 provided, the one with the perforated disc 41 has matching hole pattern and by relative displacement relative to the perforated disc 41 in her in 5 shown closed position a closure of the template openings 48 allows. In her in 6 Open position shown are the openings in the closing disc 55 in one with the template openings 48 aligned arrangement.

In den 8 und 9 ist eine Schabloneneinrichtung 56 dargestellt, die gleichzeitig als Entnahmeeinrichtung zur Entnahme von Lotmaterialformstücken 20 aus einem Reservoir 57 dient. Hierzu wird die Schabloneneinrichtung 56 mit ihrer Lochscheibe 58 in das Reservoir 57 abgesenkt und ein Innenraum 59 der Schabloneneinrichtung 56 durch einen Druckanschluß 61 mit Unterdruck beaufschlagt. Aufgrund der Tatsache, daß die Lotmaterialformstücke 20 in ihrem Durchmesser größer ausgebildet sind als Schablonenöffnungen 60 in einer Lochscheibe 58 der Schabloneneinrichtung 56, bleiben vereinzelte Lotmaterialformstücke 20 bei der Entnahme der Schabloneneinrichtung 56 aus dem Reservoir 57 an Öffnungsquerschnitten 62 der Schablonenöffnungen 60 in exponierter Stellung haften.In the 8th and 9 is a template setup 56 represented at the same time as a removal device for the removal of Lotmaterialformstücken 20 from a reservoir 57 serves. For this purpose, the template device 56 with her perforated disc 58 in the reservoir 57 lowered and an interior 59 the template device 56 through a pressure connection 61 subjected to negative pressure. Due to the fact that the Lotmaterialformstücke 20 larger in diameter than template openings 60 in a perforated disk 58 the template device 56 , remain sporadic pieces of soldering material 20 when removing the template device 56 from the reservoir 57 at opening cross sections 62 the template openings 60 stick in an exposed position.

9 zeigt die in Vorbereitung eines nachfolgenden Umschmelzvorgangs durchgeführte Anordnung der Lotmaterialformstücke 20 auf Anschlußflächen 63 eines Substrats 64. Wie aus 9 ersichtlich, kann bei dieser Ausführung der Schabloneneinrichtung 56 der für den Berührungskontakt notwendige Anpressdruck der Lotmaterialformstücke 20 gegen die Anschlußflächen 63 auch mechanisch über einen auf die Schabloneneinrichtung ausgeübten Anpressdruck bzw. durch das Eigengewicht der Schabloneneinrichtung 56 erfolgem. 9 shows the arrangement of the solder material fittings carried out in preparation for a subsequent remelting operation 20 on pads 63 a substrate 64 , How out 9 can be seen in this embodiment, the template ein direction 56 the contact pressure necessary for the contact contact of the Lotmaterialformstücke 20 against the pads 63 also mechanically via a pressure exerted on the template device contact pressure or by the weight of the template device 56 erfolgem.

In den 10 und 11 ist eine Schabloneneinrichtung 65, die, wie die in den 8 und 9 dargestellte Schabloneneinrichtung 56 auch zur vereinzelten Entnahme von Lotmaterialformstücken 20 aus einem Reservoir 57 geeignet ist, in einer Entnahmestellung (10) und einer Applikationsstellung (11) dargestellt. Wie die in den 8 und 9 dargestellte Schabloneneinrichtung 56 ist auch die Schabloneneinrichtung 65 mit einer Lochscheibe 66, einer transparenten Rückwand 67 und einem Seitenwandrahmen 68 versehen. Wie 10 ferner zeigt, ist durch einen Abstand a zwischen der Lochscheibe 66 und der Rückwand 67 ein Innenraum 69 oder Spalt ausgebildet, wobei der Abstand a kleiner ist als der Durchmesser d der Lotmaterialformstücke 20. Andererseits sind die Durchmesser D von Schablonenöffnungen 70 in der Lochscheibe 66 größer ausgebildet als die Durchmesser d der Lotmaterialformstücke 20. Daher ergibt sich, wenn über Druckanschlüsse 71 im Seitenwandrahmen 68 der Innenraum 69 mit Unterdruck beaufschlagt wird, die in 10 dargestellte Konfiguration, bei der die Lotmaterialformstücke 20 in den Schablonenöffnungen 70 haftend aufgenommen sind.In the 10 and 11 is a template setup 65 that, like those in the 8th and 9 illustrated template device 56 also for the occasional removal of Lotmaterialformstücken 20 from a reservoir 57 is suitable, in a removal position ( 10 ) and an application position ( 11 ). Like the ones in the 8th and 9 illustrated template device 56 is also the template setup 65 with a perforated disc 66 , a transparent back wall 67 and a sidewall frame 68 Mistake. As 10 further shows, is by a distance a between the perforated disc 66 and the back wall 67 an interior 69 or gap, wherein the distance a is smaller than the diameter d of the Lotmaterialformstücke 20 , On the other hand, the diameters D of template openings 70 in the perforated disc 66 formed larger than the diameter d of the Lotmaterialformstücke 20 , Hence, if over pressure connections 71 in the sidewall frame 68 The interior 69 is subjected to negative pressure, the in 10 illustrated configuration in which the Lotmaterialformstücke 20 in the template openings 70 are adversely affected.

In der in 11 dargestellten Applikationsstellung ist die Schabloneneinrichtung 65 mit geringem Abstand über dem Substrat 64 angeordnet. Zur Herstellung eines Berührungskontaktes zwischen den Lotmaterial formstücken 20 und zugeordneten Anschlußflächen 63 des Substrats 64 wird der Innenraum 69 über die Druckanschlüsse 71 mit Überdruck beaufschlagt.In the in 11 shown application position is the template device 65 at a short distance above the substrate 64 arranged. Shaping to make a contact between the solder material 20 and associated pads 63 of the substrate 64 becomes the interior 69 via the pressure connections 71 subjected to overpressure.

In den 12 und 13 ist in einer Ausschnittsdarstellung eine Unteransicht der Lochscheibe 66 dargestellt, die zeigt, daß die Lochscheibe 66 mit einer Kontaktoberfläche 72 versehen ist, welche die einzelnen Schablonenöffnungen 70 miteinander verbindende Kanäle 73 aufweist. Wie 13 deutlich macht, ermöglichen die Kanäle 73 ein Ausströmen eines im Innenraum 69 unter Überdruck stehenden Gases, so daß zur definierten Anordnung der Schabloneneinrichtung 65 bzw. der Lochscheibe 66 ein Berührungskontakt der Kontaktoberfläche 72 mit dem Substrat 64 möglich ist, ohne daß hierdurch das Abströmen des unter Überdruck stehenden Gases verhindert würde.In the 12 and 13 is a sectional view of a bottom view of the perforated disc 66 shown, which shows that the perforated disc 66 with a contact surface 72 which is the individual template openings 70 interconnecting channels 73 having. As 13 makes clear, allow the channels 73 an outflow of one in the interior 69 under overpressure gas, so that the defined arrangement of the template device 65 or the perforated disc 66 a touch contact of the contact surface 72 with the substrate 64 is possible without this would prevent the outflow of the gas under pressure.

14 zeigt eine Lochscheibe 74 einer Schabloneneinrichtung 75 in Draufsicht, die eine Mehrzahl von Schablonensegmenten 76 aufweist. Die Schabloneneinrichtung 75 ist mit einer in ihrer Funktion und Aufbau bereits beschriebenen Füllkammer 47 versehen. Aus der Schnittdarstellung der Füllkammer 47 gemäß 15 wird deutlich, daß die Seitenwände 46 der Füllkammer 47 quer zur Flächenausdehnung der Lochscheibe 74 einen mehrschichtigen Wandaufbau aufweisen. Zwischen zwei äußeren, aus Metall und verschleißfest ausgeführten Oberflächenschichten 77 und 78 befindet sich eine Kompressionsschicht 79 aus einem nachgiebigen Kunststoff, beispielsweise Polyamid. 14 shows a perforated disc 74 a template device 75 in plan view showing a plurality of template segments 76 having. The template device 75 is with a filling chamber already described in its function and structure 47 Mistake. From the sectional view of the filling chamber 47 according to 15 it becomes clear that the side walls 46 the filling chamber 47 transverse to the surface extent of the perforated disc 74 have a multilayer wall structure. Between two outer, metal and wear resistant surface layers 77 and 78 there is a compression layer 79 made of a flexible plastic, such as polyamide.

16 zeigt eine Teilschnittdarstellung der Lochscheibe 74 und 17 schließlich eine Ausschnittsvergrößerung dieser Teilschnittdarstellung. Aus 17 wird deutlich, daß die Lochscheibe 74 einen im wesentlichen mit den Seitenwänden 46 der Füllkammer 47 übereinstimmenden Wandaufbau aufweist. Zwischen zwei äußeren, verschleißfest ausgeführten Oberflächenschichten 80, 81 befindet sich eine nachgiebig ausgebildete Kompressionsschicht 82. 16 shows a partial sectional view of the perforated disc 74 and 17 Finally, a partial enlargement of this partial sectional view. Out 17 it becomes clear that the perforated disc 74 one essentially with the side walls 46 the filling chamber 47 has matching wall construction. Between two outer, wear-resistant surface layers 80 . 81 there is a compliant formed compression layer 82 ,

Im Zusammenwirken weisen die derart aufgebauten Seitenwände 46 der Füllkammer 47 und die Lochscheibe 74 ein Verformungsvermögen auf, wie es beispielsweise in 3 dargestellt ist, wobei die dort dargestellte Lochscheibe 41 einen hinsichtlich des Wandaufbaus identischen Wandaufbau wie die Lochscheibe 74 aufweist. 3 macht deutlich, daß durch einen derartigen Wandaufbau selbst größere Oberflächenkrümmungen oder Verformungen des Substrats kompensiert werden können, so daß Beeinträchtigungen bei der Durchführung des anhand verschiedener Varianten und Ausführungsformen beschriebenen Verfahrens zur Plazierung und zum Umschmelzen einer Mehrzahl von Lotmaterialformstücken auf Anschlußflächen eines Substrats weitestgehend verhindert werden können.In cooperation, the thus constructed side walls 46 the filling chamber 47 and the perforated disc 74 a deformability, as for example in 3 is shown, wherein the perforated disk shown there 41 an identical with respect to the wall structure wall structure as the perforated disc 74 having. 3 makes it clear that even larger surface curvatures or deformations of the substrate can be compensated by such a wall structure, so that impairments in the implementation of the described with various variants and embodiments method for placing and remelting a plurality of Lotmaterialformstücken on pads of a substrate can be largely prevented ,

18 zeigt eine Flügelradeinrichtung 83 als Variante zu der in den 5, 6 und 7 dargestellten Flügelradeinrichtung 52. Wie die Flügelradeinrichtung 52 ist die Flügelradeinrichtung 83 in einer Schabloneneinrichtung 84 mit ihrer Rotationsachse 85 translatorisch geführt. Hierzu sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Schabloneneinrichtung 84 seitliche Führungsschlitze 93 vorgesehen. Wie durch die Pfeile in 18 angedeutet, kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Translation der Rotationsachse 85 eine gegensinnige Rotation überlagert werden. Wie aus 18 ersichtlich, ist die Rotationsachse 85 mit einer im vorliegenden Fall als Bohrung ausgebildeten Gaszuführung 86 versehen, die in sich längs der Rotationsachse 85 erstreckende Gasaustritseinrichtungen 87 mündet. Die Gasaustrittseinrichtungen 87 können beispielsweide als Längsschlitze oder als Bohrungsreihen ausgebildet sein. Unabhängig von der Ausführung münden die Gasaustrittseinrichtungen 87 in von Flügeln 88 der Flügelradeinrichtung 83 begrenzte Transportkammerabteilungen 89 und ermöglichen, wie auch aus 18 ersichtlich, eine Beaufschlagung von in den Transportkammerabteilungen 89 angeordneten Lotmaterialformstücken 20 mit einer Gasströmung 90. Die Gasströmung 90 dient einerseits dazu, möglicherweise auf den elastischen Flügeln 88 haftende Lotmaterialformstücke 20 zu entfernen. Andererseits dient die Gasströmung 90 dazu, die wie ein Rakel wirkende Flügelradeinrichtung 83 in ihrer Wirkung zu unterstützen. 18 shows a Flügelradeinrichtung 83 as a variant of the in the 5 . 6 and 7 illustrated Flügelradeinrichtung 52 , Like the Flügelradeinrichtung 52 is the Flügelradeinrichtung 83 in a template device 84 with its axis of rotation 85 guided translationally. For this purpose, in the present embodiment in the template device 84 lateral guide slots 93 intended. As indicated by the arrows in 18 indicated, in the present embodiment, the translation of the axis of rotation 85 an opposing rotation are superimposed. How out 18 can be seen, is the axis of rotation 85 with a gas supply formed in the present case as a bore 86 provided in the longitudinal axis of rotation 85 extending Gasaustritseinrichtungen 87 empties. The gas outlet devices 87 For example, pastures may be formed as longitudinal slots or as rows of holes. Regardless of the design, the gas outlet devices open 87 in of wings 88 the Flügelradeinrichtung 83 limited transport chamber departments 89 and allow, as well as out 18 seen, an admission of in the transport chamber departments 89 arranged Lotmaterialformstücken 20 with a gas flow 90 , The gas flow 90 On the one hand serves, possibly on the elastic wings 88 adhesive Lotmaterialformstücke 20 to remove. On the other hand, the gas flow is used 90 in addition, the blade mechanism acting as a squeegee 83 to aid in their effect.

Insbesondere bei einer Beaufschlagung der Lotmaterialformstücke 20 mit einer Gasströmung 90 aus Inertgas ist eine Abdeckung eines Innenraums 91 der Schabloneneinrichtung 84 mit einer transparenten Abdeckung 92, etwa einer Glasscheibe, sinnvoll. Um einem Haften der Lotmaterialformstücke 20 auf den Flügeln 88 entgegenzuwirken, hat sich die Verwendung trockener Gase als vorteilhaft herausgestellt. Auch die Verwendung von Stickstoff für die Gasströmung erweist sich als vorteilhaft.In particular, when a loading of the Lotmaterialformstücke 20 with a gas flow 90 inert gas is a cover of an interior 91 the template device 84 with a transparent cover 92 , such as a glass, makes sense. To a sticking the Lotmaterialformstücke 20 on the wings 88 To counteract, the use of dry gases has been found to be advantageous. The use of nitrogen for the gas flow also proves to be advantageous.

Claims (19)

Verfahren zur Platzierung einer Mehrzahl von Lotmaterialformstücken auf einer eine Mehrzahl von Anschlussflächen aufweisenden Anschlussflächenanordnung eines Substrats und zum anschließenden Umschmelzen der Lotmaterialformstücke auf den Anschlussflächen ; gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: – Anordnung einer Schabloneneinrichtung (21, 40, 51, 56, 65, 75) mit einer Mehrzahl von Schablonenöffnungen (27, 48, 61, 70) zur Aufnahme von Lotmaterialformstücken (20) gegenüber einem mit einer Anschlussflächenanordnung (29) versehenen Substrat (23, 49, 64), derart, dass die Lotmaterialformstücke den einzelnen Anschlussflächen (28, 50, 63) zugeordnet sind, – Abtastung der Schablonenöffnungen (27, 48, 61, 70) mit einer optischen Abtasteinrichtung (32) zur Detektierung von Lotmaterialformstücken (20), – und nachfolgende Beaufschlagung der in den Schablonenöffnungen (27, 48, 61, 70) aufgenommenen Lotmaterialformstücke (20) mit einer rückwärtig zur Schabloneneinrichtung (21, 40, 51, 56, 65, 75) angeordneten Lasereinrichtung (39), derart, dass die Lotmaterialformstücke durch die Schabloneneinrichtung hindurch mit Laserenergie beaufschlagt werden.A method for placing a plurality of Lotmaterialformstücken on a plurality of pads having pad arrangement of a substrate and then remelting the Lotmaterialformstücke on the pads; characterized by the method steps: - arrangement of a template device ( 21 . 40 . 51 . 56 . 65 . 75 ) with a plurality of template openings ( 27 . 48 . 61 . 70 ) for holding Lotmaterialformstücken ( 20 ) with respect to one having a pad arrangement ( 29 ) provided substrate ( 23 . 49 . 64 ), in such a way that the pieces of solder material are attached to the individual connection surfaces ( 28 . 50 . 63 ), - scanning the template openings ( 27 . 48 . 61 . 70 ) with an optical scanning device ( 32 ) for the detection of solder material fittings ( 20 ), And subsequent loading in the template openings ( 27 . 48 . 61 . 70 ) received solder material fittings ( 20 ) with a backward to the template device ( 21 . 40 . 51 . 56 . 65 . 75 ) arranged laser device ( 39 ), such that the Lotmaterialformstücke be applied through the template means with laser energy. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schabloneneinrichtung (40, 51) eine Vereinzelung der Lotmaterialformstücke (20) aus einer Menge von in der Schabloneneinrichtung aufgenommenen Lotmaterialformstücken durch eine Befüllung der in einer Lochscheibe (41) angeordneten Schablonenöffnungen (48) erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that in the template device ( 40 . 51 ) a separation of the solder material fittings ( 20 ) from a quantity of solder material fittings accommodated in the template device by filling in a perforated disk ( 41 ) arranged template openings ( 48 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Schabloneneinrichtung (56, 65) eine Vereinzelung der Lotmaterialformstücke (20) aus einer außerhalb der Schabloneneinrichtung angeordneten Menge (57) von Lotmaterialformstücken durch eine Befüllung der in einer Lochscheibe (58, 66) angeordneten Schablonenöffnungen (60, 70) erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that by the template device ( 56 . 65 ) a separation of the solder material fittings ( 20 ) from an outside of the template device arranged amount ( 57 ) of Lotmaterialformstücken by a filling in a perforated disc ( 58 . 66 ) arranged template openings ( 60 . 70 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung der Lotmaterialstücke (20) mit Laserenergie über die optische Abtasteinrichtung (32) erfolgt.A method according to claim 3, characterized in that the loading of the Lotmaterialstücke ( 20 ) with laser energy via the optical scanning device ( 32 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung der in der Lochscheibe (41) der Schabloneneinrichtung (40) angeordneten Schablonenöffnungen (48) mittels einer über die Lochscheibe hinweg bewegbaren und zur Lochscheibe hin geöffneten Füllkammer (47) erfolgt.A method according to claim 2, characterized in that the filling of the in the perforated disc ( 41 ) of the template device ( 40 ) arranged template openings ( 48 ) by means of a movable over the perforated disc and away from the perforated disc open filling chamber ( 47 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung der in der Lochscheibe (41) der Schabloneneinrichtung (51) angeordneten Schablonenöffnungen (48) mittels einer parallel zur Oberfläche der Lochscheibe geführten und um ihre Bewegungsachse rotierenden Flügelradeinrichtung (52) erfolgt.A method according to claim 2, characterized in that the filling of the in the perforated disc ( 41 ) of the template device ( 51 ) arranged template openings ( 48 ) by means of a guided parallel to the surface of the perforated disc and rotating about its axis of motion Flügelradeinrichtung ( 52 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung der in der Lochscheibe (58, 66) der Schabloneneinrichtung (56, 65) angeordneten Schablonenöffnungen (60, 70) mittels Unterdruck erfolgt.A method according to claim 3, characterized in that the filling of the in the perforated disc ( 58 . 66 ) of the template device ( 56 . 65 ) arranged template openings ( 60 . 70 ) is carried out by means of negative pressure. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die in den Schablonenöffnungen (70) aufgenommenen Lotmaterialformstücke (20) ausgeübter Anpressdruck zur Erzeugung eines Berührungskontakts mit den Anschlussflächen (63) mittels Überdruck erzeugt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that one on the in the template openings ( 70 ) received solder material fittings ( 20 ) applied contact pressure for generating a contact contact with the pads ( 63 ) is generated by means of overpressure. Vorrichtung zur Platzierung einer Mehrzahl von Lotmaterialformstücken (20) auf einer eine Mehrzahl von Anschlussflächen (50) aufweisenden Anschlussflächenanordnung (29) eines Substrats (49) und zum anschließenden Umschmelzen der Lotmaterialformstücke auf den Anschlussflächen mit einer einen Aufnahmebehälter (47, 51) zur Aufnahme einer Menge von Lotmaterialformstücken aufweisenden Schabloneneinrichtung (40, 51), wobei der Aufnahmebehälter eine als Lochscheibe (41) ausgebildete Behälterwandung zur Übergabe von Lotmaterialformstücken auf die Anschlussflächenanordnung (29) aufweist, und die Lochscheibe mit einer Vereinzelungseinrichtung (47, 52) versehen ist, derart, dass aus der Menge von Lotmaterialformstücken vereinzelte und einzelnen Anschlussflächen (50) der Anschlussflächenanordnung (29) zugeordnete, in Schablonenöffnungen (48) der Lochscheibe (41) aufgenommene Lotmaterialformstücke exponiert angeordnet werden, deren Vorhandensein mittels einer Detektiereinrichtung (38) einzeln erfassbar ist und die mittels einer Lasereinrichtung (39) rückwärtig mit Laserenergie beaufschlagbar sind.Device for placing a plurality of solder material fittings ( 20 ) on one of a plurality of pads ( 50 ) ( 29 ) of a substrate ( 49 ) and for subsequent remelting of the Lotmaterialformstücke on the pads with a receptacle ( 47 . 51 ) for receiving a lot of Lotmaterialformstücken having template device ( 40 . 51 ), wherein the receptacle as a perforated disc ( 41 ) formed container wall for transferring Lotmaterialformstücken on the pad arrangement ( 29 ), and the perforated disc with a singulator ( 47 . 52 ), in such a way that isolated from the set of Lotmaterialformungen and individual pads ( 50 ) of the pad arrangement ( 29 ), in template openings ( 48 ) of the perforated disc ( 41 ) are placed exposed Lotmaterialformstücke exposed their presence by means of a detection device ( 38 ) is detectable individually and by means of a laser device ( 39 ) can be acted upon backward with laser energy. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungseinrichtung (47, 52) über die Lochscheibe (41) hinweg bewegbar ausgebildet ist;Apparatus according to claim 9, characterized in that the separating device ( 47 . 52 ) over the perforated disc ( 41 ) is formed movable away; Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungseinrichtung als eine über die Lochscheibe (41) hinweg bewegbare und zur Lochscheibe hin geöffnete Füllkammer (47) ausgebildet ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the singulation device as a via the perforated disc ( 41 ) movable away and to the perforated disc open filling chamber ( 47 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungseinrichtung als eine über die Lochscheibe (41) hinweg bewegbare Flügelradeinrichtung (52) mit von Flügeln (54) der Flügelradeinrichtung begrenzten und radial offenen Transportkammerabteilungen ausgebildet ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the singulation device as a via the perforated disc ( 41 ) movable Flügelradeinrichtung ( 52 ) with wings ( 54 ) of the Flügelradeinrichtung limited and radially open Transportkammerabteilungen is formed. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungseinrichtung (47, 52) in einem durch die Schabloneneinrichtung (40, 51) gebildeten abgeschlossenen Raum (45) aufgenommen ist, dessen der Lochscheibe (41) gegenüberliegend angeordnete Rückwand (42) transparent ausgebildet ist.Device according to one or more of claims 9 to 12, characterized in that the separating device ( 47 . 52 ) in one through the template device ( 40 . 51 ) closed space ( 45 ), of which the perforated disc ( 41 ) oppositely arranged rear wall ( 42 ) is transparent. Vorrichtung zur Platzierung einer Mehrzahl von Lotmaterialformstücken (20) auf einer eine Mehrzahl von Anschlussflächen (63) aufweisenden Anschlussflächenanordnung eines Substrats (64) und zum anschließenden Umschmelzen der Lotmaterialformstücke auf den Anschlussflächen mit einer als Vereinzelungseinrichtung ausgebildeten Schabloneneinrichtung (56, 65), die ein Gehäuse mit einer Lochscheibe (58, 66) mit einer Mehrzahl von Schablonenöffnungen (60, 70) zur Aufnahme von Lotmaterialformstücken und gegenüberliegend der Lochscheibe eine transparente Rückwand (67) aufweist, mit einer Detektiereinrichtung (38) zur Erfassung der einzelnen Lotmaterialformstücke und einer Lasereinrichtung (39) zur rückwärtigen Beaufschlagung der Lotmaterialformstücke.Device for placing a plurality of solder material fittings ( 20 ) on one of a plurality of pads ( 63 ) having a contact surface arrangement of a substrate ( 64 ) and for the subsequent remelting of the Lotmaterialformstücke on the connection surfaces with a designed as a separating device template device ( 56 . 65 ), which has a housing with a perforated disc ( 58 . 66 ) with a plurality of template openings ( 60 . 70 ) for receiving Lotmaterialformstücken and opposite the perforated disc a transparent rear wall ( 67 ), with a detection device ( 38 ) for detecting the individual pieces of solder material and a laser device ( 39 ) for the rearward loading of the Lotmaterialformstücke. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Lochscheibe (58) ausgebildeten Schablonenöffnungen (60) im Durchmesser kleiner sind als der kleinste Durchmesser der Lotmaterialformstücke (20).Apparatus according to claim 14, characterized in that in the perforated disc ( 58 ) formed template openings ( 60 ) are smaller in diameter than the smallest diameter of the Lotmaterialformstücke ( 20 ). Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Lochscheibe (66) ausgebildeten Schablonenöffnungen (70) im Durchmesser größer sind als der größte Durchmesser der Lotmaterialformstücke (20) und ein zwischen der Lochscheibe und der Rückwand ( 67) ausgebildeter Abstand a kleiner ist als der kleinste Durchmesser d der Lotmaterialformstücke (20).Apparatus according to claim 14, characterized in that in the perforated disc ( 66 ) formed template openings ( 70 ) are larger in diameter than the largest diameter of the Lotmaterialformstücke ( 20 ) and one between the perforated disc and the rear wall ( 67 ) trained distance a is smaller than the smallest diameter d of the Lotmaterialformstücke ( 20 ). Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (24, 41, 58, 66, 74) und/oder Seitenwände (46) der über die Lochscheibe hinweg bewegbaren Füllkammer (47) einen quer zur Flächenausdehnung der Lochscheibe flexiblen Wandaufbau aufweisen.Device according to one or more of claims 9 to 16, characterized in that the perforated disc ( 24 . 41 . 58 . 66 . 74 ) and / or side walls ( 46 ) of the filling chamber movable over the perforated disk ( 47 ) have a transverse to the surface extent of the perforated disc flexible wall structure. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandaufbau zumindest drei Schichten mit einer zwischen zwei verschleißfest ausgeführten Oberflächenschichten (77, 78, 80, 81) angeordneten und nachgiebig ausgeführten Kompressionsschicht (79, 82) aufweist.Device according to claim 17, characterized in that the wall construction comprises at least three layers with a surface layer (2) designed to be wear-resistant. 77 . 78 . 80 . 81 ) and yieldingly designed compression layer ( 79 . 82 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsschicht (79, 82) aus Kunststoff und die Oberflächenschichten (77, 78, 80, 81) aus Metall ausgeführt sind.Device according to claim 18, characterized in that the compression layer ( 79 . 82 ) made of plastic and the surface layers ( 77 . 78 . 80 . 81 ) are made of metal.
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