DD270256A1

DD270256A1 - METHOD FOR THE REGENERATION OF SUPPLY SUBSTANCES

Info

Publication number: DD270256A1
Application number: DD28493085A
Authority: DD
Inventors: Hendrik Boehme; Juergen Albrecht; Georg Tomaschewski; Wolfgang Scheel; Hartmut Werthmann; Manfred Fienhold
Original assignee: Univ Berlin Humboldt
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1989-07-26

Abstract

Ziel ist es, ein Verfahren zum Regenerieren von Traegersubstanzen vorzugsweise fuer das Dampfphasenloeten anzugeben, wobei kontinuierlich im Dauerbetrieb der Dampfphasenloeteinrichtung eine Reaktionsrueckstands- und Verunreinigungsentfernung aus der Traegersubstanz zur Gewaehrleistung stabiler Betriebsparameter im Loetprozess erfolgt. Dazu werden die Traegersubstanzen ueber einen mehrstufigen Prozess gereinigt, unter Zusatz von Stoffgemischen aus hochsiedenden Aminen und/oder N-Heterozyklen.The aim is to provide a method for regenerating carrier substances preferably for the vapor phase loosening, wherein continuously in the continuous operation of Dampfphasenloeteinrichtung a Reaktionsrueckstands- and impurity removal from the carrier substance to ensure stable operating parameters in the soldering process. For this purpose, the carrier substances are purified by a multi-stage process, with the addition of mixtures of high-boiling amines and / or N-heterocycles.

Description

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist das Regenerieren von Trägersubstanzen vorzugsweise für das Dampfphasenlöten, wobei kontinuierlich im Dauerbetrieb der Dampfphasenlöteinrichtuno, eine Reaktionsrückstands· und Verunreinigungsentfernung aus der Trägersubstanz zur Gewährleistung stabiler Betriebsparameter im Lötprozeß erfolgen soll.The aim of the invention is the regeneration of carriers preferably for the vapor phase soldering, wherein continuously in continuous operation of the Dampfphasenlöteinrichtuno, a reaction residue and impurity removal from the carrier to ensure stable operating parameters in the soldering process should take place.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt dio Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regenerieren von Trägersubstanzen für das Dampfphaser.löten anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgomäß dadurch golöst, daß über ein vorzugsweise dreistufiges F.egenerierungsprinzip Verunreinigungen aus der Trägersubstanz entfernt werden und für den Lötprozeß bzw. im Lötzyklus kontinuierlich regenerierte und aktive Trägersubstanzen bereitstehen. Das Regenerierungsprinzip besteht aus:The invention is based on the object of specifying a method for regenerating carrier substances for the vapor phase. The object is according to the invention golöst in that over a preferably three-stage F.egenerierungsprinzip impurities are removed from the substrate and stand by the soldering process or in the soldering cycle continuously regenerated and active carriers available. The regeneration principle consists of:

1. einer mechanischen Reinigungsstufe zur Entfernung von groben Feststoffgehalten (resultierend aus der Reaktion der Trägersubstanz mit Lotpasten) über Filteranordnungen (z. B. Filter aus oxidischen Sinterwerkstoffen) und 2. einer chemischen Reinigungsstufe zur Bindung und Ausfällung der Metallionen und feinster Schwebeteilchen unter Ausnutzung von im Vergleich mit der Trägersubstanz im Schmelzpunkt unterschiedlichen Komplexbildern {höherschmelzende Substanzen wie z.B. Amine und N-Heterozyklen) vom Typ das 3-Amino-1.2.4-triazol und anderen amino- und hydroxysubst. N-Heterocyclen (z. B. Pyridine, Chinoline, Pyrazole) und/oder aliph. Amine im Kreislaufsystem und 3. einer nach dem Destillationsprinzip nachfolgenden Reinigungsstufe zur Feinreinigung der Trägersubstanz.1. a mechanical cleaning stage for the removal of coarse solids (resulting from the reaction of the carrier with solder pastes) via filter arrangements (eg filters made of oxidic sintered materials) and 2. a chemical cleaning stage for binding and precipitation of the metal ions and finest suspended particles using in comparison with the carrier in the melting point different complex images {higher melting substances such as Amines and N-heterocycles) of the type 3-amino-1,2,4-triazole and other amino and hydroxy substituents. N-heterocycles (eg pyridines, quinolines, pyrazoles) and / or aliph. Amines in the circulatory system and 3. a purification step following the distillation principle for the fine cleaning of the carrier substance.

Furthermore, a supplementation of Aktivatorgehalt.es is provided after cleaning run.

Vorstehendes Regenerierungsprinzip erfordert eine Umwälzung des Verdampfersumpfes in eine externe Filterkammer, die über Filterpatronen entsorgt wird, wobei der hierbei entstehende Substanzrückstand einer umweltfreundlichen Beseitigung zugeführt wird. Bei Verwendung von oxidischen Filter- un.H Patronenmaterialien ist eine Reinigung derselben über übliche Chromschwefelansätze möglich.The above regeneration principle requires a circulation of the evaporator sump in an external filter chamber, which is disposed of via filter cartridges, wherein the resulting substance residue is supplied to an environmentally friendly disposal. When using oxidic filter and cartridge materials, it is possible to purify them using conventional chromium-sulfur approaches.

Nach Durchlauf der Trägarsubstanz durch die Filterstufen wird dieselbe unterhalb der Schmelztemperatur von z. B. hochschmelzenden Aminen, dip Bestandteil des Verdampfersumpfes sind, abgekühlt, wobei diese unter Ausnutzung von nach vorhandenen Schwebeteilchen in der Trägersubstanz als Kristallisationskeime mit den gebundenen Metallionen ausfallen und über weitere Filteranordnungen entfernt werden.After passing through the Trägarsubstanz through the filter stages is the same below the melting temperature of z. B. refractory amines dip are part of the evaporator sump, cooled, these failing to exploit by existing suspended particles in the carrier as crystallization nuclei with the bound metal ions and removed by further filter arrangements.

Vor der Rückführung der nach vorstehendem Prinzip aufbereiteten Trägersubstanz in das Verdampfergefäß kann die Zugabe der Aktivatorkomponente erfolgen. Nach dem Destillationsprinzip wird ein6 Eindickung des Sumpfes erreicht im Verdampfergefäß, damit die mechanische und chemische Reinigung ef fektiviert sowie die im Verdampfergefäß enthaltende Trägersubstanz durch fremdstoffreie Trägersubstanz aufgefrischt wirdBefore the recycling of the prepared according to the above principle carrier in the evaporator vessel, the addition of the activator component can be carried out. According to the distillation principle ein6 thickening of the sump is achieved in the evaporator vessel, so that the mechanical and chemical cleaning ef fektiviert and the vehicle contained in the evaporator vessel is renewed by impurities-free carrier substance

Die Einrichtung ist beschrieben in Fig. 1 und hat folgenden Aufbau; The device is described in Fig. 1 and has the following structure;

— Über eine Kegelformung des Verdampferbodens (1) der Dampfphasenlöteinrichtung erfolgt eine Konzentration des Sumpfes, der über eine Pumpe (4) einem mechanischen Filter (2) zugeführt wird. Die nachfolgende Unterkühlung der Trägersubstanz erfolgt in einer Kühlstrecke (9) und dient der Vorbereitung der Reinigung im chemischen Filter (3). Die zweistufig gereinigte Trägersubstanz wird über Rückführstutzen (11) dem Verdampfergefäß (10) zugeführt. Die Rückführung der verdampften Trägersubstanz erfolgt über Kondensation an der gekühlten Kondensationsblende (7) und nachfolgender Ansammlung im Auffangring (6), der über eine Zusatzheizung (13) entsprechend dor Durchsatzkapazität der Anlage zugeschaltet werden kann und dann ebenfalls als Verdampfer dient. Der Überlauf der Trägersubstanz aus dem Auffanyring erfolgt über (14) zum Verdampfergefäß. Die Zuführung der zu fügenden Halbzeuge erfolgt über die Schleuse (8). Die Leiterplatten wei uen beim Fügen so angeordnet, daß das mit Verunreinigungen angereicherte Kondensat in den HauptveiJ*r ipfer läuft und die beschriebene Regenerierungsstrecke durchläuft.- Via a conical shaping of the evaporator bottom (1) of the vapor-phase soldering device, a concentration of the sump, which is fed via a pump (4) to a mechanical filter (2). The subsequent supercooling of the carrier takes place in a cooling section (9) and serves to prepare the cleaning in the chemical filter (3). The two-stage purified vehicle is fed via return pipe (11) to the evaporator vessel (10). The return of the vaporized carrier substance via condensation on the cooled Kondensationsblende (7) and subsequent accumulation in the collecting ring (6), which can be connected via an additional heater (13) according dor throughput capacity of the system and then also serves as an evaporator. The overflow of the carrier from the Auffanyring via (14) to the evaporator vessel. The feeding of the semi-finished products to be joined via the lock (8). During assembly, the printed circuit boards are arranged so that the condensate enriched with impurities runs into the main shaft and passes through the regeneration path described.

embodiment

Für das Dampfphasenlöten von SMD-Bauelementen auf der B- oder L-Sehe der Leiterplatten werden zur Übertragung der Wärmeenergie in die Verbindungszone zum fieflowlöten vornehmlich dielektrische, aromatische, carbozyklische Verbindungen, deren Hydroxy-, Ether- und Esterderivate eingesetzt. Zur Stabilisierung der Trägersubstanz im Betriebseinsatz in der Dampfphasenlöteinrichtung ist die Entfernung von Reaktionsrückständen notwendig, um die Parameterstabilität im Reflowzyklus zu gewährleisten. Dazu wird primär über die in Fig. 1 beschriebene Einrichtung ein dreistufiges Reinigungsprinzip angewendet. Die mechanische Reinigung—zur Entfernung grober Feststoffgehalte—wird beispielsweise aus Filteranordnungen bestehend realisiert (z. B. Filter aus oxidischen Sinterwerkstoffen oder Glasseidefilter). Die nachfolgende chemische Reinigungsstufe dient der Bindung und Ausfällung der gelösten Metallionen und feinster Schwebeteilchen. Dazu wird die Trägersubstanz z.B. mit 1 % Aminotriazol versetzt.For the vapor phase soldering of SMD components on the B or L-side of the printed circuit boards are used to transfer the heat energy in the connection zone for fieflow soldering mainly dielectric, aromatic, carbocyclic compounds, their hydroxy, ether and ester derivatives. In order to stabilize the carrier substance during operation in the vapor-phase soldering device, the removal of reaction residues is necessary to ensure the parameter stability in the reflow cycle. For this purpose, a three-stage cleaning principle is used primarily via the device described in FIG. The mechanical cleaning-to remove coarse solids contents-is realized, for example, consisting of filter arrangements (eg filters made of oxide sintered materials or glass fiber filters). The following chemical cleaning step serves to bind and precipitate the dissolved metal ions and the finest suspended particles. For this, the carrier substance is e.g. added with 1% aminotriazole.

Unter Ausnutzung von im Vergleich mit der Trägersubstanz im Schmelzpunkt unterschiedlichen Komplcixbildern (höherschmelzende Substanzen, wie z. B. Amine und N-Heterozyklen) werden die Metallionen und Schwebeteilchen ausgefällt und entfernt. Eine weiterhin mögliche Destillation dient der Feinreinigung der Trägersubstanz. Damit ist eine Regenerierung der Trägersubstanz direkt im Botrieb der Dampfphasenlöteinrichtung realisiert und sichert die Konstanz der Lötparameter des Reflow-Prozesses. Vor der Rückführung der Trägersubstanz in das Verdampfergefäß kann eine Ergänzung des Aktivatorgehaltes der Trägersubstanz durchgeführt werden.Taking advantage of Komplcixbilder (higher melting substances, such as amines and N-heterocycles) in the melting point in comparison with the carrier substance, the metal ions and suspended particles are precipitated and removed. A further possible distillation serves for the fine cleaning of the carrier substance. For a regeneration of the carrier is realized directly in Botrieb the Dampfphasenlöteinrichtung and ensures the consistency of the soldering parameters of the reflow process. Before the carrier substance is returned to the evaporator vessel, it is possible to supplement the activator content of the carrier substance.

Nach vorstehendem Prinzip arbeitende Dampfphaseniöteinrichtungen konnten übert £ 72 h bei konstanten Lötzyklenparametern ohne Trägersubstanzaustausch betrieben werden.It was possible to operate above 72 h at constant soldering-cycle parameters without carrier substance exchange using the above-described vapor-phase devices.

Claims

1. A process for regenerating carrier substances for the remelting and remelting and compound soldering via a multi-stage process, characterized in that the Trägerubstdnz with one or more complexing agents, of which melting point is higher than the melting point of the carrier and do not form an azeotrope with it, such as high-boiling amines> KPts) and / or N-heterocycles of the type dos 3-amino-1,2,4-triazole

and other amino- and hydroxy-substituted N-heterocycles (e.g., pyridines, quinolines, pyrazoles) and / or aliphatic amines of the type

N- (CH ₂ ) _n -CH ₃ ) ₃

is added and are precipitated after cooling.

2. A method for regenerating carrier substances according to claim 1, characterized in that the carrier substance and / the complexing agent in the working temperature range as a homogeneous solution and a Temperatuiänderung leads to the phase separation.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the complexing agents are substituted triazoles.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that used as Komplexbildmr aminotriazole wire.

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The invention relates to a method for regenerating carrier substances for the vapor phase soldering of components for use in electrical engineering / electronics.

Character ^1. -Itlk of the known technical solutions

It is known that, among other things, the vapor phase soldering is used for the joining of surface mountable devices (SMD Surface mounted derices). The carrier substances used for energy transfer into the joining zone are heated in an evaporator vessel above the boiling point, converted into a saturated vapor phase, condense on the "colder adherend", lead to the reflow process and are returned to the evaporator vessel in liquid form On the basis of alcohols (DE 2725800), fluorinated hydrocarbons such as Freon E5 and FC70 (US 4187974 and US 4032033) can form highly toxic fluorine cracking products in continuous operation and place special demands on occupational safety, occupational safety and disposal after contact with the substrate carrier, the solder paste and the binder of the solder paste with reaction products contaminated returned to the evaporator vessel, resulting in influences on the service life of the carrier and the chemical and thermal stability of the carrier Furthermore, in order to protect the expensive carrier substance above the primary vapor phase, so-called secondary vapor phases of substances with a low boiling point are arranged in order to avoid excessive losses of the carrier substance. The proposed in the literature support substances for vapor phase soldering are to secure small soldering error rates and the increased wetting properties of the solders and / or the solder pastes on the Fügeteilpartnern with mostly halogen-containing activators (US 4187974), which consume quickly in the reaction phase and consequently have low cycle times. As a result of the soldering cycles, the thermal and temporal loading of the carrier substances, an enrichment occurs with decomposition products thereof as well as with the binder substances and activator components contained in the solder phases. In addition, an enrichment of the carrier substance with metal ions occurs as a result of the reaction of activators with oxidic surface layers. This creates a sump in the evaporator vessel, which hinders a uniform heat energy distribution and reduces the desired reactivity of the carrier substance or the activator component. The regeneration of carrier substances via column distillation process and new batch of the soldering agent used is known.