DE2711233C2

DE2711233C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen eines zu verlötenden Gegenstandes

Info

Publication number: DE2711233C2
Application number: DE2711233A
Authority: DE
Inventors: Tze Yao Trenton N.J. Chu; Yogesh Lawrenceville N.J. Jaluria; Peter Frederick Princeton N.J. Lilienthal II; George Michael Somerset N.J. Wenger
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1976-03-18
Filing date: 1977-03-15
Publication date: 1983-03-24
Also published as: GB1566153A; DE2711233A1; CH616100A5; NL7702910A; ES456983A1; FR2344802B1; SE7702543L; AU514289B2; US4032033A; JPS5722435B2; AU2321977A; SE420983B; JPS52114148A; FR2344802A1; CA1062552A; BE852423A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand vor seiner Entfernung aus der Wärmeübertragungsvorrichtung in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, deren Temperatur unterhalb der Lotschmelztemperatur liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand in die Flüssigkeit eingetaucht wird, aus welcher der Sekundärdampf erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintauchen innerhalb von sechs Sekunden erfolgt, wenn der Gegenstand die Lotschmelztemperatur erreicht hat.

4. Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung zum Erwärmen eines zu verlötenden Gegenstandes auf eine oberhalb der Lotschmelztemperatur liegende Temperatur, mit

a) einem innerhalb eines Kessels vorhandenen Behälter für eine Primärflüssigkeit, deren Siedepunkt gleich der Erwärmungstemperatur *o ist,

b) einem zweiten innerhalb des Kessels vorhandenen Behälter für eine Sekundärflüssigkeit, deren Siedepunkt wesentlich niedriger als die Erwärmungstemperatur ist,

c) einer Einrichtung zum Verdampfen der Primärflüssigkeit,

d) einer Einrichtung zum Verdampfen der Sekundärflüssigkeit,

e) einer Einrichtung zum Kondensieren des heißen, gesättigten Primärdampfes, welche oberhalb des ersten Behälters angebracht ist, und

f) einer Einrichtung zum Kondensieren des Sekundärdampfes, die oberhalb der Primärdampfkondensationseinrichtung und der Sekundärflüssigkeit angebracht ist,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mit welcher der Gegenstand nach der Erwärmung im Primärdampf unmittelbar durch den Sekundärdampf hindurch in die Sekundärflüssigkeit befördert werden kann.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.

Es ist bekannt, zu verlötende Gegenstände in einer Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung auf eine Temperatur oberhalb der Lotschmelztemperatur zu erwärmen (US-PS 39 04 102). Eine derartige Vorrichtung besitzt einen Raum mit heißem, gesättigtem Dampf aus einer siedenden Primärflüssigkeit, welche auf dem zu erwärmenden Gegenstand kondensiert und dabei ihre latente Verdampfungswärme auf den Gegenstand überträgt. In der genannten Patentschrift ist ferner die Verwendung eines zweiten Dampfraums erwähnt, der oberhalb des verhältnismäßig teuren, heißen Primärdampfraums angeordnet ist, um dessen Verluste zur Umgebungsatmosphäre hin zu verhindern.

Eine derartige Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung läßt sich mit guten Ergebnissen für Lötvorgänge verwenden, bei denen elektrische Bauteile an gedruckte Leiterplatten oder dergleichen angelötet wenden, da das Zeitintervall, in welchem sich die Bauteile in dem heißen, gesättigten Primärdampf befinden, unkritisch ist.

Schwierigkeiten treten indessen dann auf, wenn in der Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung äußere Anschlußfahnen an metallisierte Keramiksubstrate angelötet werden sollen. Bei derartigen Substraten werden die Kontaktschuhflächen auf dem Substrat durch Aufbringen einer Vielzahl von dünnen Metallschichten hergestellt, um eine gute Haftung auf dem Keramikmaterial sowie eine niederohmige Leiterbahn zu schaffen. Eine zum Schluß aufgebrachte Goldschicht auf den dünnen Metallschichten dient dazu, die Schichten zu schützen und einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zu gewährleisten. Anschließend wird Lot aufgebracht und geschmolzen, um die äußeren Anschlußfahnen mit den Kontaktschuhen zu verbinden.

Es wurde festgestellt, daß derartige metallisierte Substrate und äußere Anschlußfahnen auf eine erhöhte Temperatur erwärmt werden sollten, die um etwa 27,8°C höher als die Lotschmelztemperatur liegt. Und zwar ist die Erwärmung auf eine derartige erhöhte Temperatur erforderlich, um eine ausreichende Lotwiederverflüssigung zu erzielen, wie sie für unzulässige Verbindungen erforderlich ist. Wenn jedoch die metallisierten Substrate auf eine derartige erhöhte Temperatur gebracht werden, vergrößert sich die Abkühlzeit beträchtlich und die Verbindungsfestigkeit der Anschlußfahnen an dem Substrat verschlechtert sich rasch. Man nimmt an, daß eine derartige verlängerte Verweildauer oberhalb der Lotschmelztemperatur in unerwünschter Weise eine beträchtliche Legierungsbildung sowohl des Goldes als auch der darunterliegenden dünnen Metallschichten mit dem Lot bewirkt, was zur Bildung von Zwischenmetallen und damit zu schwachen oder fehlerhaften Verbindungen führt.

Sobald das Substrat und die äußeren Anschlußfahnen auf die erhöhte Temperatur erwärmt und anschließend in die kühleren Sekundärdämpfe transportiert sind, ist die Kühlgeschwindigkeit verhältnismäßig gering, so daß die Substrattemperatur für eine zulange Zeitdauer oberhalb der Lotschmelztemperatur bleibt, woraus die erwähnten schwachen Verbindungen resultieren. Dementsprechend können die metallisierten Keramiksubstrate und die daran anzulötenden äußeren Anschlußfahnen in der Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung nur für eine begrenzte Zeitdauer nach Erwärmung auf die erhöhte Temperatur verbleiben. Die

Substrate mit den daran befestigten Anschlußfahnen müssen jedoch aus der Wärmeübertragungsvorrichtung durch den Sekundärdampfraum hindurch langsam entfernt werden, um (1) die Unterbrechung der Primär-Sekundärdampf-Zwischenfläche ::u minimieren, (2) einen Abfluß der kondensierten Dämpfe von dem Substrat zu gewährleisten, und (3) A'j-jtrittsverluste des Primärdampfes zu verringern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß eine unzulässig lange Verweildauer der zu erwärmenden Gegenstände mit den hieraus resultierenden, vorstehend angeführten Schwierigkeiten vennieden wird.

Die auf die Schaffung eines verbesserten Verfahrens gerichtete Teilaufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Die auf die Schaffung einer verbesserten Wärmeübertragungsvorrichtung gerichtete Teilaufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmaie des Anspruchs 4 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der zu erwärmende Gegenstand durch den Sekundärdampfraum in den Raum mit heißern Primärdampf befördert, wo der Gegenstand auf die erhöhte Temperatur erwärmt wird. Anschließend wird der Gegenstand aus dem Primärdampfraum entfernt und vor dem Entfernen aus der Wärmeübertragungsvorrichtung in einen mit Sekundärflüssigkeit gefüllten Behälter eingetaucht. Durch dieses Eintauchen des heißen Gegenstandes in die Sekundärflüssigkeit verdampfen Teile der Sekundärflüssigkeit und bilden einen zusätzlichen Sekundärdampf, welcher die Aufrechthaltung des Sekundärdampfkörpers unterstützt. Durch die rasche Abkühlung kann der Gegenstand langsam aus der Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung entfernt werden, ohne daß die eingangs erwähnten nachteiligen Wirkungen an dem Gegenstand auftreten. Ferner unterstützt das Eintauchen des Gegenstandes in die Sekundärflüssigkeit dessen Reinigung von unerwünschten Flußmitteln und Überbleibseln. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch das Eintauchen die auf dem Gegenstand zurückgebliebene, kondensierte Primärflüssigkeit entfernt wird, wodurch Austrittsverluste der verhältnismäßig teuren Primärflüssigkeit in die Umgebungsatmosphäre verringert werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer teilweise geschnittenen Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung nach der Erfindung;

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines metallisierten Substrats, an welches ein Fahnenrähmchen angeklemmt ist;

Fig.3 eine perspektivische Ansicht einer Hängevorrichtung mit einem Einsatzbecher, in den zu behandelnde Gegenstände für einen Transport durch die Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung eingesetzt werden;

F i g. 4 einen Teilquerschnitt durch den Becher nach F i g. 3 mit darin befestigten Gegenständen, und

Fig. 5 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Temperatur eines Gegenstandes, welcher durch die Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung gemäß Fig. 1 hindurchbewegt wird.

Das nachstehend erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich auf das Aniöten von äußeren Anschlußfahnen an ein metallisiertes Keramiksubstrat. Die Erfindung ist indessen hierauf nicht beschränkt, sondern kann auf beliebige Gegenstände angewandt werderi, welche in einer Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung verlötet werden sollen, wobei der mit der Erfindung erzielte technische Erfolg gleichgüitig von der Art des Gegenstandes darin besteht, das Zeitintervall zu begrenzen, innerhalb welchem sich der betreffende Gegenstand oberhalb der Lotschmelztemperatur in der Wärmeübertragungsvorrichtung befindet.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung bezeichnet. Die Wärmeübertragungsvorrichtung 10 besitzt einen Kessel 11 mit ersten und zweiten Behältern 12 bzw. 13, die durch eine Trennwand 14 voneinander getrennt sind. In den ersten und zweiten Behältern 12 bzw. 13 sind erste bzw. zweite Heizschlangen 16 bzw. 17 angeordnet.

In dem oberen Teil des ersten Behälters 12 ist lerner ein Satz von ersten Kühlschlangen 18 und im oberen Teil des Kessels 11 ist ein Satz von zweiten Kühlschlangen 19 angeordnet. Sowohl der Satz erster Kühlschlangen 18 als auch der Satz zwei'er Kühlschlangen 19 wird von einer nicht dargestellten Kältequelle mit einem Kühlmittel gespeist, wobei der Satz zweiter Kühlschlangen 19 auf einer tieferen Temperatur als der Satz erster Kühlschlangen 18 arbeitet.

An der inneren Umfangsfläche des ersten Behälters 12 ist unmittelbar unterhalb des Satzes erster Kühlschlangen 18 eine erste Auffangwanne 26 befestigt, welche ein von dem Satz erster Kühlschlangen 18 abtropfendes Primärkondensat 27 auffängt. Eine Ventilleitung 28 verbindet die erste Auffangwanne 26 und den unteren Teil des ersten Behälters 12. In ähnlicher Weise ist eine zweite Auffangwanne 29 an der inneren Umfangsfläche des Kessels 11 unmittelbar unterhalb des Satzes zweiter Kühlschlangen 19 befestigt, um ein von dem Satz zweiter Kühlschlangen 19 abtropfendes Sekundärkondensat 31 aufzufangen. Eine Rückflußleitung 32 verbindet die zweite Auffangwanne 31 mit einer in dem unteren Teil des zweiten Behälters 13 angeordneten Pumpe 33.

Im Betrieb wird eine erste Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 in den ersten Behälter 12 des Kessels 11 bis zu einem Pegel 42 und eine zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit 43 in den zweiten Behälter 13 bis zu einem Pegel 44 eingefüllt.

Die erste Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 kennzeichnet sich durch die nachstehend angegebenen allgemeinen Eigenschaften:

(a) Einen Siedepunkt bei Atmosphärsn-druck, der wenigstens gleich und vorzugsweise oberhalb der erforderlichen Lotschmelztemperatur liegt. Beispielsweise liegt bei dem Lötvorgang der Siedepunkt vorzugsweise um wenigstens 10⁰C oberhalb der Schmelztemperatur des benutzten Lotes;

(b) aus der Flüssigkeit 41 muß sich ein gesättigter Dampf erzeugen lassen, welcher dichter als Luft bei Atmosphärendruck ist;

(c) die Flüssigkeit 41 soll einen genau bestimmten und im wesentlichen konstanten Siedepunkt besitzen, um den Bearbeitungsvorgang besser steuern zu können;

(d) aus der Flüssigkeit 41 soll ein gesättigter Dampf erzeugt werden können, welcher nicht-oxidierend,

chemisch stabil und inert, nicht-toxisch und nicht-entflammbar ist.

Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten allgemeinen Eigenschaften soll die erste Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 nicht elektrisch leitend sein, wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Gegenstand wie beispielsweise einem metallisierten Keramiksubstrat mit einer Vielzahl von daran anzulötenden äußeren Anschlußfahnen angewandt werden soll.

Die erste Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 wird vorteilhafterweise aus einer Gruppe von Flüssigkeiten gewählt, die generei! zu den Fluorkohlenstoffen zählen. Eine derartige Flüssigkeit besitzt beispielsweise folgende signifikante Eigenschaften:

224,2° C;

cm;

4 xlO¹⁴ Ohm

2,45;

46,28 Joules/Gramm;

Siedepunkt bei Atmosphärendruck

Elektrischer Widerstand —
größer als

Dielektrizitätskonstante
Latente Verdampfungswärme
Sattdampfdichte beim Siedepunkt und Atmosphären-druck 23,23 kg/m³; Chemische Stabilität,
Inerthaeit, Nicht-Toxizität,
Nicht-Entflammbarkeit.

Eine weitere geeignete Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 besitzt beispielsweise folgende signifikante Eigenschaften:

Siedepunkt bei Atrnosphärendruck 215⁰C:

Dielektrizitätskonstante 1,94;

Latente Verdampiungswärme 53,49 Joules/Gramm; Sattdampfdichte bei Siedepunkt und Atmosphärendruck 20,34 kg/m³; Chemische Stabilität,
Inertheit, Nicht-Toxizität,
Nicht-Entflammbarkeit.

Die zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit 43 kennzeichnet sich durch die nachstehenden allgemeinen Eigenschaften:

(a) Der Siedepunkt bei Atmosphären-druck ist niedriger als bei der ersten Wärmeübertragungsflüssigkeit 41;

(b) aus der Flüssigkeit 43 läßt sich ein Dampf erzeugen, der für die erläuterten Ausführungsformen bei Atmosphärendruck eine geringere Dichte besitzt als der aus der ersten Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 erzeugte Sattdampf bei atmosphärem Druck und dessen Dichte ferner größer ist als Luft bei atmosphärem Druck und gleicher Temperatur;

(c) die Flüssigkeit 43 bildet kein Azeotrop mit der ersten Wärmeübertragungsflüssigkeit 41;

(d) aus der Flüssigkeit 43 läßt sich ein gesättigter Dampf erzeugen, welcher keinen, in stabilem Gleichgewicht befindlichen Feuchteanteil besitzt;

(e) aus der Flüssigkeit 43 läßt sich ein gesättigter Dampf erzeugen, welcher nicht-oxidierend, chemisch stabil, nicht-toxisch und nicht-entflammbar ist.

Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten allgemeinen Eigenschaften sollte die zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit 43 nicht elektrisch leitend sein, wenn das Verfahren auf einen Gegenstand wie beispielsweise ein metallisiertes Keramiksubstrat mit einer Vielzahl von daran anzulötenden äußeren Anschlußfahnen angewandt wird.

Eine geeignete zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit 43, welche zusammen mit den vorstehend genannten Beispielen für die erste Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 verwendet werden kann, wird vorteilhafterweise aus einer Gruppe von Flüssigkeiten gewählt, die allgemein als halogenierte Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Trichlor-Trifluor-Äthan bezeichnet werden. Eine derartige Flüssigkeit besitzt beispielsweise die folgenden signifikanten Eigenschaften:

Siedepunkt bei Atmosphärendruck 47,6⁰C; Elektrischer Widerstand —

größer als 2 χ 10¹⁵Ohm · cm;

Dielektrizitätskonstante 2,41

Latente Verdampfungswärme 146,79 Joules/gr; Sattdampfdichte bei Siedepunkt und Atmosphären-druck 7,38 kg/m³; Große chemische Stabilität,
sehr geringe Toxizität,
Nicht-Entflammbarkeit.

Die in Fig. 1 dargestellte Wärmeübertragungseinrichtung 10 benutzt als erste Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 das vorstehend genannte zweite Beispiel und als zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit 43 das oben genannte Beispiel. Der Satz erster Kühlschlangen 18 wird bei etwa 51,7° C und der Satz zweiter Kühlschlangen 19 bei etwa 4,4° C betrieben.

Zur Inbetriebnahme der Wärmeübertragungsvorrichtung 10 kann über die Heizschlangen 16 und 17 Wärme zugeführt werden, um die erste und die zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 bzw. 43 zum Sieden zu bringen und damit entsprechende Dämpfe zu erzeugen. Zu diesem Zweck können auch zusätzliche Heizelemente, wie beispielsweise nicht dargestellte heiße Platten vorgesehen werden. Durch das Sieden der ersten Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 bildet sich ein *5 Raum mit heißen, gesättigten Primärdämpfen, der sich von dem Pegel 42 der ersten Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 bis zu etwa einem Pegel erstreckt, der durch eine erste gedachte Linie 46 angedeutet ist In ähnlicher Weise bildet sich durch das Sieden der zweiten Wärmeübertragungsflüssigkeit 43 ein Dampfraum, welcher den restlichen Test des Kessels 11 oberhalb der gedachten Linie 46 sowie zwischen dem Pege! 44 und der gedachten Linie 47 ausfüllt

Das von der Oberfläche des Satzes erster Kühlschlangen 18 abtropfende Kondensat 27 besteht im wesentlichen aus erster Wärmeübertragungsflüssigkeit 41 und wird in der ersten Auffangwanne 26 gesammelt und von dort über die "Ventilleitung 28 in den unteren Teil des ersten Behälters 12 oberhalb des Pegels 42 der Primärflüssigkeit 41 rückgeführt, um so eine erste Primärflüssigkeitsansammlung48 zu bilden.

Das von der Oberfläche des Satzes zweiter Kühlschlangen 19 abtropfende Sekundärkondensat 31 besteht im wesentlichen aus zweiter Wärmeübertragungsflüssigkeit 43 und wird in der zweiten Auffangwanne 29 gesammelt und von dort durch die Rückflußleitung über die Pumpe 33 zu dem unteren Teil des zweiten Behälters 13 rückgeführt um eine zweite Primärflüssig-

keitsansammlung 49 zu bilden. Der Pumpe 33 kann ein nicht dargestelltes Filter zugeordnet werden, um Schmutz, Flußmittel oder andere Verunreinigungen aus dem Sekundärkondensat 31 zu entfernen.

Die Wirkungsweise der Wärmeübertragungsvorrichtung nach F i g. 1 soll nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert werden. F i g. 2 zeigt eine integrierte Hybridschaltung (HIC) 50, welche ein Keramikstubstrat 51 mit einer darauf aufgebrachten Vielzahl von goldplattierten Anschlußfahnen 52 aufweist. Die Anschlußfahnen 52 enden in eine Vielzahl von Anschlußschuhen 53 aus Gold, welche längs der Seitenkanten des Substrates 51 angeordnet sind. An das Substrat 51 ist zur Herstellung einer guten mechanischen Verbindung mit den Anschlußschuhen 53 ein Paar Fähnchenrahmen 54 angeklemmt, welche eine Vielzahl von Anschlußfahnen 56 aufweisen, die jeweils an ihrem freien Ende in ein Paar zinkenförmiger Fortsätze 57 münden. An jedem Fortsatz 57 ist ein Lötpunkt 58 aufgebracht, welcher einen zugeordneten Anschlußschuh 53 kontaktiert. Sobald die Fahnenrähmchen 54 an das Substrat 51 angeklemmt sind, werden die Lötpunkte 58 erwärmt, damit das Lot auf den Anschlußschuhen 53 schmilzt und damit eine gute elektrische und mechanische Verbindung gewährleistet. Das Aufschmelzen des Lotes erfolgt in der Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung 10 gemäß F ig. 1.

Zur Erhöhung der Anzahl der in die Vorrichtung 10 während einer Bearbeitungsperiode einführbaren Hybridschaltungen 50 wird die in den Fig.3 und 4 dargestellte Hängevorrichtung 66 mit Einsatzbecher 67 verwendet. Die Hängevorrichtung 66 besitzt eine Basis 68 mit einer Vielzahl von rechtwinkligen Vorsprüngen 69. Ein Schenkel jedes Vorsprungs 69 verläuft zur Verhinderung einer seitlichen Bewegung des Einsatzbechers 67 vertikal bezüglich der Ebene der Ba.'; 68, während der andere Schenkel jedes Vorsprungs zwecks Halterung des Einsatzbechers 67 in der Ebene der Basis 68 liegt. An den gegenüberliegenden Enden der Basis 68 erstrecken sich zwei Arme 71 nach oben, die jeweils in einen hakenförmigen Endabschnitt 72 auslaufen.

F i g. 4 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch einen Teil des Einsatzbechers 67. Wie hieraus ohne weiteres ersichtlich ist, ist der Einsatzbecher 67 wabenförmig ausgebildet und besitzt daher eine Vielzahl von Fächern 73, deren Boden 74 aus einem Gitter oder einem sonstigen maschenförmigen Gewebe besteht. Die Hybridschaltungen 50 werden so in die Fächer 73 eingesetzt, daß der metallisierte Abschnitt des Substrates 51 entweder nach oben oder nach unten weist und das Substrat 51 unter einem Winkel bezüglich der Horizontalen angeordnet ist, um (1) den Kondensationsabfluß zu erleichtern und (2) die Packungsdichte der Hybridschaltungen 50 zu erhöhen. Obwohl die Hybridschaltungen 50 unter einem beliebigen Winkel zwischen 0° und 90° angeordnet werden können, liegt der optimale Winkel für den besten Kondensatabfluß und die höchste Packungsdichte bei gleichzeitiger Vermeidung eines Abfließens des geschmolzenen Lots von den Anschlußschuhen 53 bei etwa 45°.

Sobald der Einsatzbecher 67 mit e'en Hybridschaltungen 50 beladen ist, wird er auf die Vorsprünge 69 der Hängevorrichtung 66 gesetzt, deren hakenförmige Endabschnitte 72 dann an einer nicht dargestellten Transportvorrichtung befestigt werden. Anschließend werden die Hängevorrichtung 66 und der Einsatzbecher 67 in und durch die Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung 10 längs einer mit gestrichelter Linie 74 in Fi g. 1 veranschaulichten Bahn transportiert.

Der Einsatzbecher 67 mit den darin befindlichen

Hybridschaltungen 50 wird bei seiner Bewegung längs der erwähnten Bahn in die Vorrichtung 10 abgesenkt (F i g. 1) und dabei durch den Raum mit Sekunda -dampf in den Raum mit heißen Primärdämpfen gebracht. Die Temperatur des heißen Primärdampfes beträgt etwa 215°C.

Die Hybridschaltungen 50 müssen ausreichend lange

ίο in dem Raum mit heißem gesättigten Primärdampf bleiben, bis die Temperatur, der Lötpunkte 58 um etwa 27,8° C oberhalb der Lotschmelztemperatur von etwa 182,2°C liegt. Die Hybridschaltungen 50 können für vier Sekunden, jedoch weniger als sieben Sekunden auf diese Temperatur oberhalb der Lotverschmelztemperatur erwärmt werden. Durch die Beschränkung der Verweildauer der Hybridschaltungen 50 auf einer Temperatur oberhalb der Lotschmelztemperatur wird die Bildung von Zwischenmetallverbindungen zwischen den aus Gold bestehenden Anschlußschuhen 53 und den darunterliegenden, nicht dargestellten dünnen Metallschichten verhindert, woraus zuverlässige, in den zulässigen Toleranzen liegende Verbindungen resultieren. Da jedoch die Hybridschaltungen 50 in dem Primärdampfraum eine erhöhte Temperatur von etwa 215°C annehmen, ist die Zeit zum. Entfernen der Hängevorrichtung 66 mit den darin gehalterten Hybridschaltungen 50 aus der Wärmeübertragungsvorrichtung 10 nicht ausreichend groß für ein langsames Entfernen, wie dies zur Vermeidung einer Unterbrechung der Primär-Sekundärdampf-Zwischenflächen und der Sekundärdampf-Atmosphären-Zwischenflächen bzw. zur Vermeidung von unerwünschten AustrittsveriuSten erforderlich wäre. Darüberhinaus werden die Hybridschaltungen 50 bei ihrem Rücktransport aus dem Raum mit heißen Primärdämpfen in den Sekundärdampfraum nicht schnell genug abgekühlt, um die eingangs erwähnten nachteiligen Wirkungen auszuschließen, da die Kühlgeschwindigkeit der Hybridschaltungen in dem Sekundärdampf raum etwa 5,55° C pro Sekunde beträgt, wodurch die Hybridschaltungen 50 um zusätzlich sechs Sekunden oberhalb der Lotschmelztemperatur gehalten werden.
Um dementsprechend die Hybridschaltungen 50 und das geschmolzene Lot noch innerhalb der Wärmeübertragungsvorrichtung 10 rasch abzukühlen bzw. abzuschrecken, wird der Einsatzbecher 67 mit den darin befindlichen Hybridschaltungen 50 aus dem Raum mit heißen gesättigten Primärdämpfen durch einen Teil des Sekundärdampfraums hindurchbewegt und anschließend in die Sekundärdampfübertragungsflüssigkeit 43 innerhalb der zweiten Primärflüssigkeitsansammlung 49 eingetaucht Die Wärmeübertragungseigenschaften der Sekundärflüssigkeit 43 sind vorteilhafterweise größer als die des Sekundärdampfes, so daß bei Verwendung des geannten Beispiels für die Sekundärflüssigkeit die Kühlgeschwindigkeit der eingetauchten Hybridschaltungen 50 etwa 144,4°C pro Sekunde beträgt Nach dem Abkühlen können die Hybridschaltungen 50 langsam durch den Sekundärdampfraum und aus der Wärmeübertragungseinrichtung 10 bewegt werden. Die abgekühlten Hybridschaltungen 50 können ferner in dem Sekundärdampfraum belassen werden, um ein Ablaufen von Sekundärflüssigkeit von den Hybridschaltungen 50 zu verhindern. Die Temperatur des Sekundärdampfraums, die beträchtlich tiefer als die Lotschmelztemperatur ist, gestattet einen verhältnismäßig langsamen Hindurchtransport der Hybridschaltungen 50.

In Fig.5 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Zeitverlaufs der Temperatur einer Hybridschaltung 50 bei ihrer Bewegung durch die Wärmeübertragungseinrichtung 10 längs der durch die strichpunktierte Linie 74 angedeuteten Bahn veranschaulicht. Etwa drei Sekunden nach Eintritt in die Wärmeübertragungsvorrichtung 10 hat die Hybridschaltung 50 die Lotschmelztemperatur von 182,2°C erreicht. Nach weiteren drei Sekunden oberhalb der Temperatur von 182,2° C, also nach insgesamt sechs Sekunden Verweildauer innerhalb der Wärmeübertragungsvorrichtung 10, wird die Hybridschaltung 50 aus dem Raum mit heißen Primärdämpfen in den Sekundärdampfraum rückstransportiert. Nach etwa drei Sekunden Verweildauer in dem Sekundärdampfraum wird die Hybridschaltung 50 in die Sekundärflüssigkeit 43 getaucht. Innerhalb etwa einer Sekunde nach Eintauchen in die Sekundärflüssigkeit 43 sinkt die Temperatur der Hybridschaltung 50 von etwa 193,3° C auf 47,8° C ab, was die Siedetemperatur des genannten Beispiels für die Sekundärflüssigkeit ist. Die Gesamtverweildauer der Hybridschaltung 50 oberhalb der Lotschmelztemperatur beträgt somit sechs Sekunden, die ausreichend gering ist, um die eingangs erwähnten nachteiligen Zwischenmetallbildungen und damit verbundenen schwachen Verbindungen zu vermeiden. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn kein Eintauchen der Hybridschaltung 50 in die Sekundärflüssigkeit 43 vorgesehen wird, die Verweildauer oberhalb der Lotschmelztemperatur über sieben Sekunden ansteigt (vgl. die gestrichelte Linie in Fig.5), welche sich als zu groß herausgestellt hat und zu den erwähnten unzulässigen Verbindungen führt.

Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß beim Abschrecken der Hybridschaltungen 50 (oder irgendeines anderen, auf eine erhöhte Temperatur erwärmten Gegenstandes) die Sekundärflüssigkeit 43 zum Sieden gebracht wird. Der so erzeugte Dampf ergänzt den bereits vorhandenen Sekundärdampf und ersetzt einen Teil des Sekundärdampfes, der während des Normalbetriebs der Wärmeübertragungsvorrichtung 10 an die Atmosphäre verloren geht.

Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Gegenstand durch das Eintauchen in die Sekundärflüssigkeit von unerwünschten Flußmitteln und Überbleibseln gereinigt und das auf den Gegenständen verbliebene Primärkondensat abgewaschen wird, wodurch die Austrittsverluste der teuren Primärflüssigkeit wesentlich verringert werden. Die Primärflüssigkeit 41 kann durch Abfiltrierung des Materials in der zweiten Primärflüssigkeitsansammlung 49 und Rückführung in die erste Primärflüssigkeitsansammlung 48 wiedergewonnen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erwärmen eines zu verlötenden Gegenstandes auf eine Temperatur oberhalb der Lotschmelztemperatur in einer Kondensationswärmeübertragungsvorrichtung, bei dem

a) der Gegenstand bei seinem Transport in die Wärmeübertragungsvorrichtung durch einen Sekundärdampfraum hindurch in einen Raum mit heißem, gesättigtem Primärdampf befördert wird,

b) der Primärdampf auf dem Gegenstand kondensiert und dabei die latente Verdampfungswärme auf den Gegenstand überträgt, und

c) der Gegenstand aus dem heißen, gesättigten Primärdampf entfernt wird,