DE4242820A1 - Lötverfahren mit Abgasreinigung - Google Patents
Lötverfahren mit AbgasreinigungInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
- B23K3/08—Auxiliary devices therefor
- B23K3/085—Cooling, heat sink or heat shielding means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlöten von
Bauteilen, insbesondere bestückten Leiterplatten, in
weitgehend geschlossenen Anlagen beispielsweise nach dem
Wellenlötprinzip oder dem Reflowlötprinzip.
Das automatisierte Verlöten von elektrischen und elek
tronischen Bauelementen, insbesondere bestückten Leiter
platten, nimmt in der Technik immer weiter an Umfang und
Bedeutung zu. Heute sind in der Praxis vor allem zwei
Verfahren zur Verlötung entsprechender Teile von großer
Bedeutung: Zum einen wird eine Verlötung sehr häufig mit
dem sogenannten Wellenlöten ausgeführt, bei dem Lot durch
eine oder mehrere, die jeweiligen Werkstücke an der Verlö
tungsstelle berührende Lotwellen aufgebracht wird und so
letzlich die Verlötung der Teile erfolgt (siehe z. B.
DE-C 39 36 955), zum anderen wird beim sogenannten Reflow
löten lediglich ein Aufschmelzen des in Form von Lotpaste
oder Lotdepots bereits an der Lötstelle vorhandenem Lots
bewirkt (siehe DE-A 40 16 366).
Zu einem großem Anteil erfolgt die Ausführung der geschil
derten Verfahren in tunnelartig ausgebildeten Durchlauf
anlagen, in denen die verschiedenen Behandlungsstufen wie
Erwärmen, Verlöten mit Temperaturen über 200°C und an
schließendes Abkühlen in unterschiedlichen Anlagenberei
chen erfolgen. Als umgebende Atmosphäre ist dabei in den
Anlagentunneln häufig Luft vorhanden, mit steigender
Tendenz werden jedoch immer häufiger auch bestimmte
Schutz- oder Reaktionsgase in Lötanlagen eingesetzt. Mit
letzteren ergeben sich Verbesserungen in der Qualität der
Lötstellen, und es ist - bei sauerstofffreien Schutzgasen
- eine Oxidation von Lotschmelze und Lötpartner ausge
schlossen. Die Ausgestaltung solcher, unter einer Luft-
oder Gasströmung zu betreibenden Anlagen ist im allge
meinen sehr unterschiedlich, es ergibt sich jedoch in
jedem Fall schließlich ein mit Schadstoffen beladener
Gasstrom, der als Abgas aus den Anlagen abzuführen ist
(siehe z. B. Artikel "Weichlöten unter aktiviertem Schutz
gas - ein Beitrag zum Umweltschutz" aus ELEKTRONIK PRODUK-
TION & PRÜFTECHNIK, April 1989, Seiten 37 bis 39, insbe
sondere Seite 38).
Die aus Lötanlagen stammenden Abgase enthalten Harz-,
Säure- und Lotdämpfe sowie Kohlenwasserstoffe und
sonstige Dämpfe, die von den zu verlötenden Bauteilen
oder Hilfsstoffen stammen. Die Löt-Abgase werden heute
üblicherweise in die Umgebung entlassen. Dies ist jedoch
allein aus Gründen des Umweltschutzes ein immer weniger
vertretbares Vorgehen, selbst wenn, wie bekannt, beim
Schutzgaslöten in diesem Sinne verbesserte Flußmittel zum
Einsatz kommen. Darüber hinaus stellt ebenso der Umstand,
daß mit den Abgasen auch in großer Menge Schutz- oder
Reaktionsgasbestandteile nach einmaligem Durchlauf durch
eine Lötanlage verworfen werden, einen sehr unbefriedi
genden Aspekt der bestehenden Situation dar.
Die Aufgabenstellung vorliegender Erfindung besteht daher
darin, ein Lötverfahren mit niedrigem Schadstoffausstoß
auf kostengünstige Weise zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß das im Verfahrensablauf entstehende Luft-
oder Behandlungsgas-Schadstoffgemisch gesammelt und einer
Kondensation mit Temperaturen wenigstens unterhalb von
5°C unterzogen wird (mit dem Begriff "Behandlungsgas"
sind sowohl Luft als auch Schutz- und Reaktionsgase
umfaßt<.
Eine besonders vorteilhafte Variante des vorgeschlagenen
Verfahrens besteht darin, daß als Kältelieferant für die
Kondensation ein tiefkaltes Flüssiggas, welches in gas
förmigem Zustand als Behandlungsgas oder Behandlungs
gasbestandteil verwendbar ist, herangezogen wird.
Diese Ausbildung der Erfindung eignet sich also in
besonderem Maße, wenn Lötprozesse unter bestimmten
Schutz- oder Reaktionsgasen ausgeführt werden, da damit
eine doppelte Nutzung des ohnehin zur Verfügung zu
stellenden Gases möglich wird. Dem Mehraufwand, der erfin
dungsgemäß durch die Ausführung einer Kondensation
impliziert ist, können in diesem Fall Einsparungen an
Liefergas gegenübergestellt werden. Beispielsweise werden
beim gängigen Fall des Schutzgaslötens unter Stickstoff
mit dieser Verfahrensvariante neben guten, funktionalen
Ergebnissen Gasersparnisse erzielt, die in einer länger
fristigen Kalkulation auch ökonomisch vorteilhaft sind. In
günstigen Fällen kann mit dieser Verfahrensweise der Gas
bedarf um bis zu 60% reduziert werden.
In einer einfachen Variante wird die erfindungsgemäße
Kondensation hinsichtlich der Temperatur so ausgeführt,
daß die Schadstoffe überwiegend als Flüssigkeit ausge
schieden werden. Dies ist vor allem im Temperaturbereich
zwischen 0 und 5°C der Fall und weist den Vorteil auf,
daß ein permanenter Betrieb des jeweiligen Kondensators
ohne Vereisen möglich ist und ferner das Sammeln und
Entsorgen der aus dem Abgas entfernten Bestandteile, da
sie flüssig gewonnen werden, einfach ausgeführt werden
kann. Bei dieser Variante ergibt sich jedoch keine sehr
hochwertige Abgasreinheit.
In dieser Hinsicht deutlich vorteilhafter ist eine
Verfahrensführung derart, daß eine weitgehende Entfernung
von Schadstoffen durch eine Kondensation bei Temperaturen
von -10 bis -40°C ausgeführt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht
ferner darin, daß die im Verfahren eingesetzte Konden
satoreinheit mit aus dem tiefkalten Flüssiggas erzeugtem
Kaltgas gekühlt wird und dieses Kühlgas im weiteren als
Schutzgas verwendet wird. In bestimmten Fällen kann auch
auch die Möglichkeit von Vorteil sein, daß eine zuge
hörige Kondensatoreinheit unmittelbar mit tiefkaltem
Flüssiggas gekühlt wird und das entstehende Gas dann
ebenfalls wieder im weiteren als Schutzgas verwendet wird.
Besonders vorteilhaft ist ferner auch eine Variante
derart, daß die Kondensation mit einer Vorrichtung gemäß
der deutschen Patentanmeldung 41 25 216 durchgeführt wird.
Mit Vorteil wird die erfindungsgemäße Kondensation
schließlich auch in der Weise durchgeführt, daß zur
Abscheidung der Kondensate und Ausfrierprodukte zwei
vertauschbar geschaltete Kondensatoren vorgesehen werden,
wovon jeweils einer abscheidet, während der andere
regeneriert wird.
Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand
der Figur näher erläutert werden.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel für eine Konden
satoranlage zur Reinigung und Aufbereitung des Abgases
einer Lötanlage dargestellt. Das von einer Lötanlage 1
kommende Abgas wird über einen Vorkühler 3 durch ein
Gebläse 4 angesaugt und in einen von zwei vorhandenen und
auch parallel verschalteten Kondensatoren 5, 6 weiter
transportiert. In der Einstellung, wie sie in der Zeich
nung durch auf die Leitungen aufgesetzte Pfeile darge
stellt ist, ist der Kondensator 5 als Abscheider geschal
tet, wogegen sich der Abscheider 6 in Regenerations
schaltung befindet.
Der als Kondensator geschaltete Abscheider 5 wird in
diesem Schaltungszustand mit kaltem Stickstoffgas,
kommend von der Zufuhrleitung 7 auf eine geeignet nied
rige Temperatur gekühlt. Das Stickstoff-Kaltgas wird
dabei wie folgt erzeugt: Der Flüssigstickstoff befindet
sich zunächst mit einer Temperatur von etwa -196°C und
einem Druck von 4 bis 6 bar im Speichertank 8. Nach
Öffnung des Hauptventils 10 fließt der Flüssigstickstoff
dem Verdampfer 9 zu und wird dort mit Umgebungswärme
verdampft. Am Verdampfer sind Abzweigungen 11, 12, 13 und
14 mit zugehörigen, schaltbaren Druckreduzierventilen
angeordnet. Ist die Abzweigung 11 geschaltet, erfolgt
die Wärmezufuhr zum Stickstoff nur auf einer kurzen Ver
dampferrohrstrecke, und es ergibt sich zwar die Verdam
pfung, jedoch keine vollkommene Erwärmung des Stickstoff
gases nach der Verdampfung. Bei entsprechender Auslegung
resultiert mit der Abzweigung 11 z. B. ein Kühlgas mit ca.
-120°C beim Austritt aus dem Verdampfer, wobei mit den
weiteren Abzweigungen ein entsprechend wärmeres Gas er
halten wird. Das Kaltgas wird im weiteren in der Abzwei
gung 11 mittels des zugehörigen Druckreduzierventils auf
ein geeignetes Druckniveau gebracht - günstig ist ein ge
ringer Überdruck - und dann dem aktiven Kondensator 5,
genauer dessen Wärmetauscheinheit, zugeführt. Im erfin
dungsgemäßen Einsatzfall werden mit der vorgegebenen Kalt
gastemperatur und einer entsprechend passenden Kaltgas
menge (ist jeweils geeignet aufeinander abzustimmen) vor
zugsweise Temperaturen zwischen -10 und -40°C im Konden
sator 5 eingestellt. Vor allem in diesem Temperatur
bereich ergibt sich, daß alle wesentlichen Schadstoffe
weitgehend auskondensieren oder ausfrieren bzw. aus
kondensiert und ausgefroren bleiben und so verläßt den
Kondensator 5 ein weitgehend verunreinigungsfreies
Produkt- bzw. Abgas. Dieses kann jedenfalls problemlos in
die Atmosphäre entlassen werden, soweit wie möglich wird
jedoch das erhaltene, saubere Abgas wieder zur Bildung
von Stickstoff-Schutzgas für die Lötanlage 1 herange
zogen, was über die Gasrückführungsleitung 20 und den
Gasmischer 27 erfolgt.
Dabei ist zu berücksichtigen, daß andererseits zur
Bildung des Stickstoff-Schutzgases grundsätzlich das von
der Kühlung des Kondensators 5 stammende Stickstoffgas
aus Leitung 22 zur Verfügung steht, das über Leitung 24
ebenfalls dem Gasmischer 27 zufließt. Bei Bedarf kann
dieses, von der Kühlung des Kondensators kommende,
verunreinigungsfreie Stickstoffgas noch durch weiteres,
unmittelbar vom Gasspeicher 8 und über Leitung 23 zuzu
führendes N2-Gas ergänzt werden. Hinsichtlich der Gas
mengenanteile hat sich in der Praxis gezeigt, daß in
günstigen Fällen bis zu 60% - häufig 20 bis 40% - des
gereinigten Abgases einer erneuten Verwendung als Schutz
gas zugeführt werden können.
Der zur Regeneration geschaltete Kondensator 6 wird wäh
rend des Kondensationsbetriebes des Parallelkondensators
5 "aufgetaut", und es werden die, während seines Konden
sationsbetriebes in ihm angesammelten Schadstoffe er
wärmt, wobei in flüssigem Zustand sich ergebende Schad
stoffe schließlich in geeignete Behältnisse abgefüllt
und gasförmige Stoffe z. B. mit einem geringen Gasstrom
geeignet ausgetrieben und entsorgt, beispielsweise
abgefackelt, werden. Dabei ist im gezeigten Beispiel
darauf hinzuweisen, daß über die Zweigleitung 25 dem
jeweils zu regenerierenden Kondensator Spülgas zugeführt
werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt durch seine ver
netzte Ausnutzung vorhandener Eigenschaften und Möglich
keiten, wie z. B. die Ausnutzung des Kältepotentials des
Flüssiggases und der Herstellung eines wiederverwendbaren
Gases aus Abgas ein sowohl wirtschaftliches als auch
umweltfreundliches Verfahren dar.
Claims (9)
1. Verfahren zum Verlöten von Bauteilen, insbesondere
bestückten Leiterplatten, in weitgehend geschlossenen
Anlagen beispielsweise nach dem Wellenlötprinzip oder
dem Reflowlötprinzip, dadurch gekennzeichnet,
daß das im Verfahrensablauf entstehende Behandlungs
gas-Schadstoffgemisch gesammelt und einer Kondensation
unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kondensation der Schadstoffe des Abgases vom
Lötprozeß mit einer Temperatur von 5°C und darunter,
vorzugsweise mit einer Temperatur zwischen -10 und
-40°C, durchgeführt wird (bezieht sich auf die
Temperatur des aus dem Kondensator austretenden
Abgases).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als Kältelieferant ein tiefkaltes
Flüssiggas, welches in gasförmigem Zustand als Behand
lungsgas oder Behandlungsgasbestandteil verwendbar
ist, herangezogen wird, insbesondere Flüssig
stickstoff.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kondensation hinsichtlich der
Temperatur so ausgeführt wird, daß die Schadstoffe
überwiegend als Flüssigkeit ausgeschieden werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Maximum an Schadstoffen
auskondensiert und/oder ausgefroren wird und dabei
Temperaturen von -10 bis -40°C bei der Kondensation
angewandt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine zugehörige Kondensatoreinheit
mit aus dem tiefkalten Flüssiggas erzeugtem Kaltgas
gekühlt wird und dieses Kühlgas im weiteren als
Schutzgas verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß eine zugehörige Kondensatoreinheit
unmittelbar mit tiefkaltem Flüssiggas gekühlt wird und
das entstehende Gas im weiteren als Schutzgas verwendet
wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kondensation mit einer
Vorrichtung gemäß der deutschen Patentanmeldung
41 25 216 durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Abscheidung der Verunreini
gungen zwei vertauschbar geschaltete Kondensatoren
vorgesehen werden, wovon jeweils einer abscheidet,
während der andere regeneriert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924242820 DE4242820A1 (de) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | Lötverfahren mit Abgasreinigung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924242820 DE4242820A1 (de) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | Lötverfahren mit Abgasreinigung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4242820A1 true DE4242820A1 (de) | 1994-06-23 |
Family
ID=6475665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924242820 Withdrawn DE4242820A1 (de) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | Lötverfahren mit Abgasreinigung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4242820A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999029462A2 (de) * | 1997-12-05 | 1999-06-17 | Seho Systemtechnik Gmbh | Gaszirkulationsanlage, insbesondere für lötanlagen |
EP2604373A1 (de) * | 2011-12-15 | 2013-06-19 | Air Liquide Deutschland GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Kondensieren von Verunreinigungen der Atmosphäre in einer Lötanlage unter Verwendung eines Gases zum Kühlen des Kühlkörpers |
EP2771145B1 (de) | 2011-10-25 | 2017-02-22 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Verfahren und vorrichtung zum abkühlen von gelöteten flachbaugruppen |
-
1992
- 1992-12-17 DE DE19924242820 patent/DE4242820A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999029462A2 (de) * | 1997-12-05 | 1999-06-17 | Seho Systemtechnik Gmbh | Gaszirkulationsanlage, insbesondere für lötanlagen |
WO1999029462A3 (de) * | 1997-12-05 | 1999-07-22 | Seho Systemtechnik Gmbh | Gaszirkulationsanlage, insbesondere für lötanlagen |
EP2771145B1 (de) | 2011-10-25 | 2017-02-22 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Verfahren und vorrichtung zum abkühlen von gelöteten flachbaugruppen |
EP2604373A1 (de) * | 2011-12-15 | 2013-06-19 | Air Liquide Deutschland GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Kondensieren von Verunreinigungen der Atmosphäre in einer Lötanlage unter Verwendung eines Gases zum Kühlen des Kühlkörpers |
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Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |