DE3307454C2 - Thick-film paste stoving oven - Google Patents
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Abstract
Durchlaufofen mit Heiz- und Kühlbereich sowie einer konditionierten Garatmosphäre, bei dem zur Erzeugung eines sehr genau einhaltbaren Temperaturplateaus eine Wärmeröhre angeordnet ist. Anwendung für das Einbrennen von Dickschichtpasten.Continuous oven with heating and cooling area as well as a conditioned cooking atmosphere, in which a heat pipe is arranged to generate a temperature plateau that can be precisely maintained. Application for baking thick film pastes.
Description
Die Erfindung betrifft einen Einbrennofen zum Einbrennen von Dickschichtpasten auf Substraten mit einer Ofenmuffel, durch die ein Transportband für die Substrate geführt ist, wobei der Ού,π einen mittleren beheizten Einbrennabschnitt, einen eingangsseitig des Einbrennabschnitts angeordneten Au. aeizabschnitt und einen ausgangsseitig des Einbrennabschnitts angeordneten Kühlabschnitt aufweistThe invention relates to a baking oven for baking thick-film pastes on substrates with a Furnace muffle through which a conveyor belt for the substrates is guided, the Ού, π having a central heated burn-in section and an Au arranged on the input side of the burn-in section. has aeizabschnitt and a cooling section arranged on the output side of the burn-in section
Zum Einbrennen von Dickschichtpasten/Dickfilmpasten, beispielsweise bei der Herstellung von hochohmigen Dickschichtwiderständen, sind Einbrennöfen bekannt die entweder Heizspiralen zur direkten oder indirekten Beheizung oder Infrarot-Strahler aufweisen. Da die elektrischen Eigenschaften von Dickschichtpasten stark von den Einbrennbedingungen abhängen, insbesondere davon, daß innerhalb des Heizbereiches ein gleichmäßiges, & h. konstantes Temperaturprofil beibehalten wird, das darüber hinaus praktisch beliebig oft reproduzierbar sein sollte, wird bei solchen herkömmlichen Durchlauföfen, die erhebliche Temperaturschwankungen aufweisen, die Temperatur über einen Meßfühler ständig ermittelt und nachgeregelt Da sich das Temperaturprofil beim Ab-/Anschalten ändert, werden herkömmliche öfen kontinuierlich betrieben. Ein Abschalten bei Arbeitspausen ist unrationell, da solche öfen eine sehr lange Anlaufphase zeigen, bis sie wieder betriebsbereit sind. Mit solchen öfen wurden bisher keine befriedigenden Ergebnisse erzielt Die Alterung der als Meßfühler für die Regelung verwendeten Thermoelemente verändert die Peaktemperatur und damit den absoluten Wert der Dickschicht-Widerstände. Durch die überlagerten Regelsehwankungen der Peaktemperatur streuen die Widerstandswerte dieser Widerstände. Die so behandelten Widerstände müssen daher in aufwendigen Verfahren durch Laser-Abgleich getrimmt werden.For baking thick film pastes / thick film pastes, for example in the production of high-ohm thick film resistors, baking ovens are known which either have heating coils for direct or indirect heating or infrared emitters. There The electrical properties of thick-film pastes depend heavily on the baking conditions, in particular on the fact that a even, & h. constant temperature profile is maintained, which also practically as often as desired Should be reproducible, the temperature is constantly determined and readjusted in such conventional continuous ovens, which have considerable temperature fluctuations, via a measuring sensor. Since the temperature profile changes when switching off / on, conventional ovens are operated continuously. Switching off during work breaks is inefficient because such ovens show a very long start-up phase until they are ready for operation again. So far there have been none with such ovens Satisfactory results achieved The aging of the thermocouples used as measuring sensors for the control changes the peak temperature and thus the absolute value of the thick-film resistors. Through the Superimposed control fluctuations of the peak temperature scatter the resistance values of these resistors. the Resistors treated in this way must therefore be trimmed by laser trimming in a complex process.
Dickschichtpasten-Einbrennöfen, wie sie vorstehend angesprochen sind, sind beispielsweise aus der Firmen druckschrift IQ-1101 der BTU Engineering Corporation. Bear Hill, Waltham, Mass. 02154, USA, mit dem Titel »Furnace for THICK FILM Production« bekannt.Thick-film paste stoving ovens, as mentioned above, are, for example, from the company BTU Engineering Corporation pamphlet IQ-1101. Bear Hill, Waltham, Mass. 02154, USA, with the Title »Furnace for THICK FILM Production« known.
Weiterhin sind Einbrennöfen in der US-PS 34 15 503 und der US-PS 35 65 409 beschrieben.Furthermore, baking ovens are described in US Pat. No. 3,415,503 and US Pat. No. 3,565,409.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Dickschichtpasten-Einbrennofen zu schaffen, durch den der vorstehend aufgezeigte Stand der Technik verbessert wird, in dem also die Dickschichtpasten unter genauen, reproduzierbaren Temperaturen eingebrannt warden können.The present invention is based on the object of providing a thick-film paste stoving furnace create, by which the above-mentioned prior art is improved, so in which the thick-film pastes can be baked at precise, reproducible temperatures.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Dickschichtpasten-Einbrennofen dadurch, daß der Einbrennabschnitt aus einer Heat-Pipe-Wärmeröhre besteht, durch die die Muffel geführt istThis object is achieved in a thick-film paste stoving furnace in that the stoving section consists of a heat pipe through which the Muffel is led
Die sich durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergebenden Vorteile sind insbesondere in folgendem zu sehen:The advantages resulting from the measures according to the invention are in particular in the following see:
1. Durch die Anordnung eines Wärmerohres im Heizbereich des Wärmeofens wird ein sich nach kurzer Anlaufphase des Ofens schnell einstellendes Tem1. The arrangement of a heat pipe in the heating area of the heating furnace means that after a short time Start-up phase of the furnace quickly setting tem peraturprofil erreicht, das eine außerordentlich gu te Konstanz besitzt Es treten praktisch keine oder nur geringfügige, aber vertretbare Temperaturschwankungen auf. Es wird eine isotherme Einbrennzone erhalten, deren relative Temperaturab-temperature profile reached, which is an extraordinarily good te constancy There are practically no or only slight, but acceptable, temperature fluctuations. An isothermal stoving zone is obtained, the relative temperature of which weichungAschwankung Δ T < 0,1" C ist Eine ständige Temperaf'jr-Nachregelung ist nicht notwendig. Auf Temperaturfühler und den damit verbundenen Aufwand kann verzichtet werden.softness fluctuation Δ T < 0.1 "C is Constant temperature readjustment is not necessary. Temperature sensors and the associated expense can be dispensed with.
2. Weiterhin kann mit dem angegebenen Wärmeofen, im Gegensatz zu direkt oder indirekt beheizten2. Furthermore, you can use the specified heating furnace, as opposed to directly or indirectly heated
öfen, bereits nach sehr kurzer Anlaufphase die erwünschte Temperatur erreicht werden. Zwar zeichnen sich auch Infrarot-Öfen durch kurze Aufheizphasen aus; bei ihnen tritt aber die bereits er-ovens, the desired temperature can be reached after a very short start-up phase. Infrared ovens are also characterized by short heating phases; with them, however, the already wähnte große Temperaturschwankung in der isothermischen Zone auf. Außerdem ist ein Beschlagen der Hiillrohre der Strahler und damit eine Änderung der Strahlungsintensität- sowie eine Alterung der Heizspirale dieser Strahler beseitigtmentioned large temperature fluctuations in the isothermal zone. In addition, fogging of the tubes of the radiators and thus a change in the radiation intensity and aging of the heating coil of these radiators is eliminated
3. Da der Flächenwiderstand eines mittels Einbrennen hergestellten Dickschichtwiderstandes stark von der Einbrenntemperatur abhängt führen starke Temperaturschwankungen zu einer Zunahme des Ausschusses an Widerständen. Die Menge des3. Since the sheet resistance of a thick-film resistor produced by means of baking is high depends on the baking temperature, strong temperature fluctuations lead to an increase the committee of resistances. The amount of Fertigungsausschusses wird durch den erfindungsgemäßen Einbrennofen erheblich verringert, da das Temperaturprofil im Ofen sich praktisch nicht verändert und sehr gut reproduzierbar ist und die Temperaturschwankungen im Peak-Bereich gerinProduction scrap is significantly reduced by the baking oven according to the invention, since the Temperature profile in the furnace practically does not change and is very easily reproducible and the Temperature fluctuations in the peak area are minimal ger sind als 0,1 ° C; es fallen nur in geringem Umfang Widerstände an, die durch Laser-Abgleich getrimmt werden müssen. Folglich wird die Qualität der Widerstände erhöht und durch den geringeren Ausschuß der Pastenverbrauch — hierzu werdenless than 0.1 ° C; it only falls to a small extent Resistors that need to be trimmed by laser trimming. Hence the quality the resistances are increased and the paste consumption due to the lower rejects - this will be meistens feinere Edelmetallpasten verwendet —mostly finer precious metal pastes used - gesenktlowered
4. Weiterhin wird der Energieverbrauch für das Einbrennen erheblich gesenkt, da der Ofen bei längeren Arbeitspausen abgeschaltet werden kann; das4. Furthermore, the energy consumption for baking is significantly reduced, since the furnace can be switched off during longer work breaks; the Temperaturprofil stellt sich nach erneutem Aufheizen wieder exakt ein. Eine Kontrolle des Ofenprofils ist nicht notwendig.The temperature profile is set exactly again after heating up again. It is not necessary to check the furnace profile.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aes Dickschichtpasten-Einbrennofens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous refinements of a thick-film paste stoving furnace are set out in the subclaims refer to.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh-Further details of the invention can also be found in the following description of an embodiment
I rungsbeispieles anhand der Zeichnung. In der Zeich-Example based on the drawing. In the drawing
% nung zeigt schematischSchematically shows planning%
H F i g. 1 einen im Querschnitt dargestellten Einbrenn-H F i g. 1 a burn-in shown in cross section
f ofen und f oven and
j F i g. 2 ein mit dem Einbrennofen erhaltenes Tempe-j F i g. 2 a temperature obtained with the baking oven
i.. raturprofil.i .. temperature profile.
H Der gezeigte Ofen weist einen Aufheizbereich 2, ei- H The oven shown has a heating area 2, a
* nen eigentlichen Heizbereich 6 und einen Kühlbereich 3* an actual heating area 6 and a cooling area 3
*r auf. Der mittlere Bereich, der Heizbereich 6, wird durch* r on. The middle area, the heating area 6, is through
■ ein Wärmerohr 1 gebildet f Solche Wärmerohre sind für sich bekannt In vorteil-■ a heat pipe 1 is formed f Such heat pipes are known per se.
' hafter Weise werden in den erfindungsgemäßen Ofen'Adhesive way are in the oven according to the invention
■ Wärmerohre eingesetzt wie sie in der deutschen Offen- \ legungsschrift 25 16 434, hier als Wärmekammer, be-■ heat pipes used as in the German disclosure \ legungsschrift 25 16 434, here as a heat chamber loading
I schrieben werden. Hierbei handelt es sich um Wärme-I will be written. These are heat
7 rohre, die eine indirekte, druckabhängige Temperaturregelung haben. Ein in den Innenraum 4 des Wärmeroh- :. res I reichender Temperaturfühler entfällt7 tubes with indirect, pressure-dependent temperature control to have. One in the interior 4 of the heat pipe:. Res I reaching temperature sensor is omitted
\■■■ Durch eine Muffel 8, in der eine kontrollierte Gas- \ ■■■ Through a muffle 8 in which a controlled gas
V\ atmosphäre herrscht, ist etwa mittig über Rollen einV \ atmosphere prevails is about in the middle over roles
V. endloses Transportband 5 mit seinem Obertrum ge- V. endless conveyor belt 5 with its upper run
'; führt, das in Richtung des Pfeiles 9 angetrieben wird. ! Das Untertrum führt außerhalb der Muffel 3 unterhalb'; which is driven in the direction of arrow 9. ! The lower run leads outside the muffle 3 below
£ der Isolation des Heizbereichs und des Kühlbereichs ϊ-ΐ entlang. Die auf dem Transportband 4 durch den Ofen ■;:' geförderten einzubrennenden Substrate durchlaufen jj eingangsseitig des Wärmerohres 1 zunächst den Auf- ψ heizbereich 2 mit einer oder mehreren gesonderten U Heizzonen und treten dann, bereits vorgeheizt, in den£ along the insulation of the heating area and the cooling area ϊ-ΐ. Through the conveyed on the conveyor belt 4 through the furnace ■ ;: 'einzubrennenden substrates of the heat pipe 1 jj input side first the up ψ heating zone 2 with one or more separate heating zones U and then contact, already preheated in the
;V durch das Wärmerohr 1 mit einer Heizspirale 10 gebil-; V formed by the heat pipe 1 with a heating coil 10
jfi deten Heizbereich 6 ein. In dem sich an den Heizbereich fe 6 anschließenden Kühlbereich 3 mit Kühlelementen 11,jfi deten heating area 6. In which to the heating area fe 6 adjoining cooling area 3 with cooling elements 11,
;j der ebenfalls in mehrere regelbare Stufen unterteilt sein ]i;, kann, werden die Substrate abgekühlt; j which can also be divided into several adjustable levels ] i ; , the substrates are cooled down
}■ Um Dickschichtpasten, insbesondere Widerstandspa-} ■ In order to use thick-film pastes, especially resistor
% sten, die im Siebdruckverfahren bearbeitet wurden, % sts that have been processed using the screen printing process,
,■'. günstig einbrennen zu können, wird ein Temperatur-Zeit-Profil mit dem eriindungsgemäßen Ofen gefahren, wie es in F i g. 2 dargestellt ist Die einzelnen Zonen, die Anheizzone, die isotherme Zone oder Peak-Zone und die Abkühlzone, sind in der Zeichnung den entsprechenden Bereichen, dem Aufheizbereich 2, dem Heizbereich 6 und dem Kühlbereich 3, des Durchlaufofens zugeord- : ; net, ■ '. In order to be able to bake in inexpensively, a temperature-time profile is run with the furnace according to the invention, as shown in FIG. 2 is shown. The individual zones, the heating zone, the isothermal zone or peak zone and the cooling zone, are assigned to the corresponding areas in the drawing, the heating area 2, the heating area 6 and the cooling area 3 of the continuous furnace:; net
Das Wärmerohr 1 hat vorteilhaft eine Länge zwi- :: sehen 0,2 und 1,5 m, bevorzugt 0,6 bis 0,8 m. Der Rohr-The heat pipe 1 advantageously has a length between: 0.2 and 1.5 m, preferably 0.6 to 0.8 m.
'■'. durchmesser kann zwischen 25 mm und 500 mm liegen,'■'. diameter can be between 25 mm and 500 mm,
■. bevorzugt wird ein Rohrdurchmesser zwischen 40 mm■. a pipe diameter between 40 mm is preferred
L; und 160 mm. Ein so dimensioniertes Wärmerohr eignetL; and 160 mm. A heat pipe dimensioned in this way is suitable
; sich besonders zum Einbrennen von Dickschichtpasten.; particularly suitable for baking thick-film pastes.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
5555
6060
6565
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Legal Events
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