DE3873321T2

DE3873321T2 - Dampfphasenverfahren und -geraet.

Info

Publication number: DE3873321T2
Application number: DE8888909752T
Authority: DE
Inventors: Armin Rahn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2008-11-12
Also published as: WO1989004234A1; DE3873321D1; US4838476A; EP0340275B1; KR890701272A; RU2014975C1; EP0340275A1; AU2786289A; JPH02502200A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken mit einem Behandlungsdampf, wie in den anschlieißenden Patentansprüchen 1 bzw. 17 angegeben ist.
Die Erfindung ist besonders nützlich beim Löten von Bauteilen auf Druckschaltungsplatten und, genauer gesagt, zur Wiederverflüssigung (reflowing) voher abgelagerter Lötpaste, um die Bauteile auf die Platten zu löten. Indessen kann die Erfindung auch in Verbindung mit anderen Anwendungen benutzt werden, wie z. B. dem Aushärten dicken Filmmaterials, dem Aushärten von Expoxidharzen, dem Schmelzen von Vorformlingen oder dem Reinigen von Druckschaltungsplatten mit Lösungsmitteln. Wiederverflüssigungs-Löten ("Reflow-Löten") wurde zu einem wichtigen Verfahren für das Löten zuleiterfreier, oberflächenmontierbarer Bauteile auf Druckschaltungsplatten. Wiederverflüssigungs-Löten bezieht sich auf das Verfahren des Wiederschmelzens (remelting) von auf die Schaltungsplatte aufgebrachter Lötpaste, um die Lötverbindung zwischen den Metallbahnen der Druckschaltungsplatte und den zuleiterfreien Bauteilen zu erreichen, die auf die Lötpaste aufgelegt wurden. Die zum Wiederschmelzen der Lötpaste erforderliche Wärme kann grundsätzlich in verschiedenartiger Weise aufgebracht werden. Eine der bevorzugten Möglichkeiten besteht in der Dampfbehandlung der Druckschaltungsplatten. Bei der Dampfbehandlung entstammt die Wärme herkömmlichererweise der von Dampf beim kondensieren abgegebenen latenten Kondensationswärme. Der Dampf wird durch Sieden einer stabilen, im allgemeinen inerten Flüssigkeit, wie z. B. einer der fluorierten Flüssigkeiten, erhalten. Beispiele solcher Flüssigkeit sind Perfluortrianylamin (bekannt unter der Handelsbezeichnung "FC-70" und von 3M vertrieben) oder Perfluorpolyether (bekannt unter der Handelsbezeichnung "Calden" und von Montedison/Montefluos vertrieben). In den meisten Fällen bringt man die Flüssigkeit in einem Sumpf am Boden eines Behandlungstanks oder einer Behandlungskammer zum Sieden. Der durch das Sieden der Flüssigkeit erzeugte Dampf hat eine klar definierte Temperatur, die über der Schmelztemperatur des Lots liegen muß. Der Dampf sammelt sich in dem Tank über der siedenden Flüssigkeit, und die Druckschaltungsplatte wird beispielsweise von geeigneten Fördermitteln in den Tank ein-, durch den Dampf hindurch- und aus dem Tank herausgeführt. Der Temperaturunterschied zwischen den Platten, die im allgemeinen unter Raumtemperatur stehen, und dem Dampf, der die Siedetemperatur der Flüssigkeit aufweist, bringt den Dampf auf der Platte zum Kondensieren, wobei er Wärme abgibt, die das Lot zum Schmelzen bringt. Die Erhitzung des Lots geschieht gleichmäßig und schnell, gewöhnlich innerhalb 15 bis 45 Sekunden. Ein solcher Lötprozess unter Verwendung des Dampfes wird Dampfphasenlöten genannt. Die zur Erzeugung der Dämpfe eingesetzen Flüssigkeiten sind im allgemeinen inert in einer Weise, daß sie nicht mit den Materialien in und auf den Schaltungsplatten reagieren. Sie besitzen eine ausreichend hohe Siedetemperatur, um die meisten in der Elektronikindustrie verwendeten Lote zum Schmelzen zu bringen. Es kann im allgemeinen sicher mit Ihnen gearbeitet werden, und sie sind stabil. Indessen sind sie auch teuer.
Beim Dampfphasenlöten gegenwärtig verwendete Verfahren sind kostspielig, da ein Teil der für die Erzeugung des Dampfes verwendeten Flüssigkeit stets verlorengeht und ersetzt werden muß. Ein Teil der Flüssigkeit geht verloren durch unbeabsichtigtes Verschütten und durch Zurückbehalten in bei den Vorrichtungen verwendeten Filtern. Ein Teil der Flüssigkeit geht auch dadurch verloren, daß er von der Fördervorrichtung und den Werkstücken, wie z. B. Schaltungsplatten, aus der Vorrichtung herausgetragen wird. Der größte Teil des auf den Schaltungsplatten und dem Fördermittel kondensierenden Dampfes zieht innerhalb der Vorrichtung ab, aber einige restliche Flüssigkeit bleibt auf den Schaltungsplatten und dem Fördermittel und wird aus der Vorrichtung herausgetragen. Es ist bekannt, das Fördermittel zum Ausgang des Behandlungstanks nach oben hin geneigt anzuordnen, um die Abführung der Flüssigkeit zu erleichtern. Jedoch besteht das Problem des Flüssigkeitsverlustes durch die auf den Schaltungsplatten aus der Vorrichtung herausgetragene Restflüssigkeit nach wie vor.
Bei den bekannten Vorrichtungen geht Flüssigkeit auch durch Verdampfen verloren. Wenn die Flüssigkeit siedet, gewinnen die Moleküle kinetische Energie und können aus der Flüssigkeit austreten. Diese Moleküle können dann durch die Eintritts- und Austrittsöffnungen aus dem Tank entweichen. Der auf diese Weise entstehende Flüssigkeitsverlust kann beträchtlich sein. In dem Versuch, diesen Verlust zu vermeiden, sind Vorrichtungen entworfen worden, die eine beträchtliche Entfernung zwischen der Oberfläche der siedenden Flüssigkeit und den Eintritts- und Autrittsöffnungen vorsehen. Jedoch sind solche Vorrichtungen recht groß. Weiterhin wurden Vorrichtungen entworfen, die Kondensationsmittel innerhalb oder in der Nachbarschaft der Eintritts- und Austrittsöffnungen vorsehen, um die entweichenden Moleküle zu kühlen und zu kondensieren und in die Flüssigkeit rückzuführen. Eine Vorrichtung dieser generellen Art ist beispielsweise in der FR-A-2 481 431 angegeben. Kondensationsmittel sind jedoch teuer.
Weiterhin wurden Vorrichtungen konstruiert, um eine weniger kostspielige Sekundärflüssigkeit zur Erzeugung eines leichteren Sekundärdampfes einzusetzen, der sich dem Primärdampf überlagert und diesen abdeckt, um den Verlust durch Verdampfung zu verhindern. Die Verwendung eines Sekundärdampfes vermindert zwar den Verlust des Primärdampfes jedoch ist der Verlust an Sekundärdampf beträchtlich. Hinzukommt, daß, da die Primärflüssigkeit einen höheren Siedepunkt besitzt als die Sekundärflüssigkeit, die Sekundärflüssigkeit dazu tendiert, sich an der Berührungsstelle zwischen den Flüssigkeiten zu zersetzen, wobei sie chemisch aktive Produkte entstehen läßt, die die Druckschaltungsplatten angreifen, wie auch toxische Produkte.
Des weiteren geht Flüssigkeit aus herkömmlichen Vorrichtungen durch Aerosolbildung verloren. Ein Teil des Dampfes kondensiert auf Staubpartikeln oder Ionen innerhalb des Behandlungstanks.
Diese Partikel bleiben von bei der Vorrichtung verwendeten Kondensationsmitteln unbeeinflußt und können mittels Konvektionsströmungen durch die Austrittsöffnung aus der Vorrichtung hinausgetragen werden. Die Konvektionsströmungen können durch Temperaturunterschiede entstehen und durch die mechanische Bewegung der Schaltungsplatten und des Fördermittels unterstützt werden.
Ein weiteres Problem bekannter Verfahren und Vorrichtungen beim Dampfphasenlöten ist die für die tatsächliche Verlötung innerhalb der Vorrichtung erforderliche Zeit. Je größer die erforderliche Lötzeit ist, um so dicker ist die in der Lötverbindung entstehende intermetallische Schicht und um so schwächer auch die Lötverbindung (siehe z. B. NPL Report DMA(D) 525 Februar 1985). Daher ist es wünschenswert, die intermetallische Schicht so dünn wie möglich zu halten, insbesondere bei der Bildung kleiner Lötverbindungen, indem man den Lötprozess beschleunigt. Dies läßt sich erreichen durch die Verwendung von Flüssigkeiten mit höheren Siedetemperaturen. Jedoch sind solche Flüssigkeiten noch teurer, was auch das Verfahren noch kostspieliger macht.
Ein weiteres Problem bei bekannten Verfahren ist die Bildung überhitzter Stellen (hot spots) auf der zum Sieden der Flüssigkeit verwendeten Heizfläche. Die lokalen heißen Stellen können durch die Verwendung falsch bemessener Heizungen oder, häufiger, durch Flußmittelrückstände hervorgerufen werden, die von den Schaltungsplatten ab - und auf die Heizfläche fallen und dort verkohlen. Die überhitzten Stellen können ein Überhitzen der Flüssigkeit herbeiführen, welches diese zum Zersetzen und Zerbrechen in chemisch aktive und toxische Produkte bringt. Besondere Heizmittel zum Sieden der Flüssikeit wurden mit dem Ziel konstruiert, das Heißstellenproblem zu vermeiden. Wenngleich sie erfolgreich sind, führten sie weiterhin zu erhöhten Kosten der Maschinen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, zumindest einige der vorausgehend aufgezeigten Probleme zu lösen. Genauer gesagt besteht das Hauptanliegen der beanspruchten Erfindung darin, eine verbesserte Dampfphasenbehandlung zu erzielen, die durch beträchtliche Reduzierung der Flüssigkeitsverluste weniger kostspielig und durch Verringerung der Behandlungszeit und ggf. Erhöhung der Behandlungstemperatur wirksamer ist.
Dies wird erreicht durch das Verfahren und die Vorrichtung wie in den Ansprüchen 1 und 17 angegeben. Die abhängigen Ansprüche geben im gleichen Sinn zusätzliche Verbesserungen an.
Das verbesserte Verfahren der vorliegenden Erfindung sieht eine Einflußnahme auf die Atmosphäre innerhalb der Vorrichtung vor, um Dampf und Flüssigkeitsverlust zu minimieren. Das Behandlungsverfahren findet in einer normalerweise geschlossenen Behandlungskammer statt. Die Eintritts- und Austrittßöffnungen der Behandlungskammer sind normalerweise geschlossen, und der Druck innerhalb der Behandlungskammer ist auf einen solchen unterhalb Atmosphärendruck reduziert. Auf diese Weise fließt jedesmal, wenn die Eintritts- oder Austrittsöffnung geöffnet wird, um die Ein- oder Herausführung der Schaltungsplatten in die bzw. aus der Kammer zu gestatten, infolge des Druckunterschieds Atmosphäre in die Kammer hinein anstatt aus der Kammer heraus. Dies hindert Dampf und/oder Aerosol daran zu entweichen. Zu allen anderen Zeiten ist die Kammer hermetisch abgedichtet. Die Atmosphäre innerhalb der Kammer wird zumindest teilweise zurückgeführt, um den Druck darin wie auch die Menge des Behandlungsdampfes in der Kammer zu steuern.
Wohingegen alle herkömmlichen Dampfbehandlungsverfahren und -vorrichtungen einschließlich derjenigen nach der FR-A-2 481 431 gesättigten Dampf einsetzen, verwendet die vorliegende Erfindung ungesättigten Dampf in der Behandlungskammer. Gesättigter Dampf liegt stets dann vor, wenn der Dampf in Berührung mit der flüssigen Phase steht - unabhängig davon, ob in diesem Dampf ein Gas, wie z. B. Luft, enthalten ist -. Gesättigter Dampf hat notwendigerweise die Temperatur des Siedepunkts der betreffenden Flüssigkeit, und diese Temperatur hängt vom Druck in dem betreffenden Behältnis ab.
Im Gegensatz zu gesattigtem Dampf kann ungesättigter Dampf auf jede gewünschte Temperatur über dem Siedepunkt der Flüssigkeit erhitzt ("überhitzt") werden, unabhängig von dem in der Flüssigkeit herrschenden Druck. Dies gestattet es, den Druck in dem Behältnis permanent zu verringern, um Dampf am Austritt in die Atmosphäre zu hindern, ohne hierdurch die Behandlungstemperatur und -seit schädlich zu beeinflussen, und hierin wird eines der Hauptverdienste der vorliegenden Erfindung gesehen. Die Erzeugung überhitzten Dampfes zur Dampfphasenbehandlung wurde bereits früher vorgeschlagen durch die US-A-4 392 049. In diesem Fall jedoch ist vorgesehen, daß der überhitzte Dampf in einer Verdampfungskammer getrennt von der Behandlungskammer erzeugt und daß er in der Behandlungskammer kondensiert wird, während er Wärme an die Werkstücke abgibt. Daher, kann der Dampf, einmal in der Behandlungskammer, wiederum nur gesättigter Dampf mit der Temperatur des Kondensats sein. Dazu noch ist in Erwägung gezogen, den Druck in der Behandlungskammer zu reduzieren, um die Kodensations- (= Siede-)-temperatur zu reduzieren.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mit getrennten Eintritts- und Austrittskammern im Anschluß an die Behandlungskammer ausgestattet. Die Eintritts- und Austrittskammern wirken als Luftschleusen für die Behandlungskammer, und eine jede ist mit normalerweise geschlossenen Eintritts- und Autrittsöffnungen versehen, die eine Verbindung sowohl mit der Atmosphäre als auch mit der Behandlungskammer ermöglichen. Der Druck in einer jeden der Eintritts- und Austrittskammern ist dabei gleichfalls gesteuert, um eine Wert anzunehmen, der geringer als Atmosphärendruck und größer als der Druck in der Behandlungskammer ist. Auf diese Weise erfolgt stets eine Strömung der Atmosphäre hin zu der Behandlungskammer anstatt von dieser weg. Die Atmosphäre in der Eintritts- als auch der Austrittskammer wird auch zumindest teilweise rückgeführt, um ihren Druck zu steuern und irgendwelchen Dampf, der in diese Kammern eintreten kann, abzuführen. Die Verwendung von Luftschleusen gestattet die Verwendung größerer Eintritts- und Austrittsöffnungen als sie gegenwärtig in Gebrauch sind, so daß auch größere Werkstücke, wie z. B. dampfzubehandelnde Schaltungsplatten, zugelassen werden können.
Mit dem unter Atmosphärendruck verminderten Druck in der Austrittskammer wird die Abführung von Flüssigkeit auf den Werkstücken und dem Fördermittel aus der Vorrichtung reduziert. Das in die Austrittskammer eintretende Werkstück befindet sich normalerweise noch auf einer erhöhten Temperatur, wie z. B. der Lotschmelz-/-erstarrungstemperatur und trägt einen Teil des kondensierten Dampfes mit sich. Erhitzen des Werkstücks, um die mitgeführte Flüssigkeit zu verdampfen, würde bei Atmosphärendruck beispielsweise das Erstarren des Lots verzögern und zu einem weiteren Anwachsen der intermetallischen Schicht führen. Durch Reduzieren des Druckes in der Austrittskammer jedoch wird die Siedetemperatur der Flüssigkeit abgesenkt und die Flüssigkeit auf dem Werkstück leichter vermittels der Wärme des letzteren verdampft. Bei der Rückführung der Atmosphäre wird der Dampf abgeführt, um die Flüssigkeit wiederzugewinnen.
Der in der Behandlungskammer unterhaltene reduzierte Druck führt auch zu einer Absenkung des Siedepunkts der Flüssigkeit. Da die zur Erzeugung des Dampfes normalerweise verwendeten Flüssigkeiten einen atmosphärischen Siedepunkt beispielsweise knapp oberhalb der Schmelztemperatur des Lots haben, kann jede Absenkung ihres Siedepunkts durch reduzierten Druck zu einer Verlängerung der Lötzeit und damit zu einem weiteren unerwünschten Anwachsen der intermetallischen Schicht führen. Dieses Problem wird bei der vorliegenden Erfindung durch Verwendung eines ungesättigten Dampfes überwunden, der über den Siedepunkt seiner Flüssigkeit erhitzt werden kann, und durch die Verwendung neuartiger Heizmittel, die eine spezielle Steuerung der Temperatur des ungesättigten Dampfes ermöglichen. Wie vorausgehend erwähnt, läßt die Verwendung ungesättigten Dampfes eine Dampftemperatur im Bereich zwischen der Siedetemperatur der betreffenden Flüssigkeit bei dem reduzierten Druck innerhalb der Behandlungskammer und einer Temperatur gerade unterhalb derjenigen zu, bei welcher eine Zersetzung des Dampfes beginnt. Auch kann durch Steuerung des Druckes innerhalb der Behandlungskammer der Siedepunkt der Flüssigkeit präzise gesteuert werden. Wird der Druck in der Kammer abgesenkt, so sinken auch der Siedepunkt der Flüssigkeit und die Temperatur des Dampfes. Bei geringeren als normalen Dampftemperaturen können beispielsweise Lote mit geringeren Schmelztemperaturen als die normalerweise verwendeten eutektischen Zinn/Bleilote sicher verwendet werden.
Auf der anderen Seite erlaubt der Einsatz ungesättigten Dampfes die Verwendung höherer Dampftemperaturen bei dem Behandlungsvorgang, womit sich die Behandlungszeit verkürzt und beispielsweise bessere Lötverbindungen geschaffen werden.
Die Vorrichtung nach Anspruch 17 enthält neuartige Heizmittel, die eine schwere, verhältnismäßig dicke Platte aufweisen können, welche am Boden der Behandlungskammer angebracht und mittels unterhalb der Platte und davon durch einen Luftspalt getrennter geeigneter Strahlungsheizungen beheizt wird. Diese Konstruktion der Heizmittel vermeidet überhitzte Stellen. Der ungesättigte Dampf wird durch Injizieren von Flüssigkeit auf die Oberfläche der beheizten Platte zu deren augenblicklicher Verdampfung erzeugt. Die Flüssigkeit kann, falls erwünscht, vorgeheizt werden. Zusätzlicher Dampf kann durch Einsprühen von Flüssigkeit in den bereits erzeugten heißen Dampf gewonnen werden. Auf diese Weise wird kein Siedesumpf in der Vorrichtung benötigt, womit die Erzeugung gesättigten Dampfes, der nicht über den Siedepunkt der Flüssigkeit in dem Sumpf erhitzt werden kann, vermieden wird. Der durch augenblickliche Verdampfung der Flüssigkeit von der Plattenoberfläche hinweg gewonnene Dampf verhält sich wie ein ideales Gas und kann über den Siedepunkt der ihm zugrundeliegenden Flüssigkeit erhitzt werden. Dies gestattet es, die Behandlungskammer bei reduziertem Druck zu betreiben, was wiederum dazu beiträgt, Dampfverluste zu minimieren. Indem er höhere Temperaturen zuläßt, verkürzt der ungesättigte Dampf auch die Behandlung, beispielsweise die Lötzeit, womit er bessere Verbindungen liefert, da das Wachstum der intermetallischen Schicht in der Lötverbindung reduziert wird.
Verfahren und Vorrichtung der Erfindung erlauben die Verwendung eines inerten Gases in der Atmosphäre innerhalb der Behandlungskammer. Das inerte Gas kann dazu Verwendung finden, die Aufheizungsgeschwindigkeit der Werkstücke zu verringern. Des weiteren vermindert das inerte Gas die Zersetzungsneigung des Dampfes, womit es das Verfahren sicherer macht.
Da in der Vorrichtung kein Flüssikeitssumpf erforderlich ist, kann die Flüssigkeit während des Nichtbetriebs der Vorrichtung sicher in einem geschlossenen und möglicherweise isolierten Vorratstank gelagert werden. Soll die Vorrichtung in Betrieb genommen werden, so kann die vorerwähnte Platte vorgeheizt und genügend Flüssigkeit auf die erhitzte Platte injiziert werden, um die erforderliche Menge Dampf zu erzeugen. Ist die Behandlung, d. h. beispielsweise Lötoperation, abgeschlossen, so kann der in der Vorrichtung verbliebene Dampf durch geeignete Kondensationsmittel oder durch die generelle Abkühlung der Heizmittel kondensiert und in den Vorratsbehälter rückgeführt werden.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung nach der Erfindung mehr im einzelnen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben, worin
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung und
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist.
Die beim Dampflöten von Bauteilen auf Druckschaltungsplatten und insbesondere beim Wiederverflüssigen von vorausgehend auf die Bauteile und/oder Schaltungsplatten aufgebrachter Lötpaste verwendete Vorrichtung 1 weist ein größeres von Wänden umschlossenes Behältnis 3 auf, das in seinem Inneren eine normalerweise geschlossene Behandlungskammer 5 enthält. Ein erstes kleineres von Wänden umschlossenes Behältnis 7 befindet sich auf einer Seite 9 des größeren Behältnisses 3 und bildet in seinem Inneren eine Durchtrittskammer 11. Die Durchtrittskammer 11 bildet eine Eintrittskammer. Eine Öffnung 13 in einer Wand 15 des ersten kleineren Behältnis 7 gestattet den Eintritt in die Eintrittskammer 11. Eine Öffnung 17 in einer anderen Wand, 19, des ersten kleineren Behältnisses 7, die diesem mit dem größeren Behältnis gemeinsam ist, verbindet die Eintrittskammer 11 mit der Behandlungskammer 5. Die Öffnung 13 ist normalerweise durch eine bewegliche Tür 21 und die Öffnung 17 normalerweise durch eine andere bewegliche Tür, 23, verschlossen. Die beiden Türen 21 und 23 sind in ihrem geschlossenen Zustand luftdicht. Die Eintrittskammer 11 wirkt als Luftschleuse bei der Gewährung des Zutritts zu der Behandlungskammer 5. Zu diesem Zweck ist, wenn eine der Türen 21 und 23 geöffnet ist, die andere stets geschlossen. Geeignete Mittel 25 und 27 dienen dazu, eine jede der Türen 21 und 23 zwischen ihrer offenen und geschlossenen Stellung hin- und herzubewegen.
Ein zweites kleineres, von Wänden umgebenes Behältnis, 29, befindet sich auf der anderen Seite, 31, des größeren Behältnisses 3. Das zweite kleinere Behältnis 29 bildet in seinem Inneren eine zweite Durchtrittskammer, 33. Diese Durchtrittskammer 33 stellt eine Austrittskammer dar. Eine Öffnung 35 in einer Wand 37 des zweiten kleineren Behältnisses gestattet den Zutritt zu der Austrittskammer 33. Eine Öffnung 39 in einer zweiten Wand, 41, des zweiten kleineren Behältnisses, die diesem mit dem größeren Behältnis 3 gemeinsam ist, gestattet Zutritt zu der Behandlungskammer 5. Eine bewegliche Tür 43 schließt die Öffnung 35 normalerweise ab, und eine bewegliche Tür 45 verschließt normalerweise die Öffnung 39. Beide Türen, 43 und 45, sind in ihrem geschlossenem Zustand luftdicht. Wie die Eintrittskammer 11 wirkt auch die Austrittskammer 33 als Luftschleue bei Gewährung des Zutritts aus der Behandlungskammer 5. Ist eine der Türen 43 und 45 geschlossen, so ist die andere jeweils offen. Geeignete Mittel 47 und 49 dienen dazu, die Türen 43 und 45 zwischen ihrer offenen und geschlossenen Stellung hin- und herzubewegen.
Fördermittel 57 sind dazu vorgesehen, die Druckschaltungsplatten samt ihren vorläufig darauf angebrachten Bauteilen und der vorausgehend aufgebrachten Lötpaste nacheinander durch die Eintrittskammer 11, die Behandlungskammer 5 und die Austrittskammer 33 hindurchzuführen. Die Fördermittel 57 können aus irgendeinem endlosen Förderband 59 bestehen, welches die Schaltungsplatten 61 mit gegenseitigen Abständen trägt. Das Förderband 59 bewegt sich durch die Kammern entweder kontinuierlich oder aber intermittierend hindurch, wobei es den Ablauf mindestens einer Operation an den Trägerplatten gestattet, während diese sich in der Behandlungskammer 5 befinden, und auch, falls erwünscht, Operationen an den Trägerplatten, während deren Aufenthalts in den Eintritts- bzw. Austrittskammern 11 und 33. Die Türen 21 und 23 sowie 43 und 45 sind in wohlbekanner Weise mit Mitteln versehen für die abgedichtete Hindurchführung des Förderbandes bei geschlossenen Türen. Das Förderband 59 hat vorzugsweise ein nach oben zu geneigtes Trum 63, wo es die Behandlungskammer 5 verläßt, um es der Flüssigkeit zu gestatten, von dem Förderband und den Schaltungsplatten abzulaufen.
Innerhalb der Behandlungskammer 5 sind Mittel vorgesehen zur Erzeugung eines ungesättigten Dampfes in der Kammer. Diese Dampferzeugungsmittel weisen ein am Boden der Behandlungskammer angeordnetes Heizglied 65 auf, das auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt werden kann, um irgendeine auf seine Oberfläche 67 auftreffende Behandlungsflüssigkeit augenblicklich zu verdampfen. Das Heizglied 65 kann aus einer schweren, dincken Platte 69 aus einem geeigneten wärmeleitenden Material, wie z. B. Gußmetall, einem dicken Metallblech oder einer Steinplatte bestehen. Die Heizplatte 69 ist abnehmbar am Boden des größeren Behältnisses 3 angebracht, wobei sie den Boden der Behandlungskammer 5 abdichtet. Die obere Fläche 67 ist vorzugsweise, wie gezeigt, geneigt, und zwar zu einem Sammeltrog 71 auf einer Seite der Platte hin. Der Trog 71 nimmt irgendwelche Überschußflüssigkeit zur Zurückführung auf, die von der oberen Fläche 67 abläuft. Zu Reinigungszwecken kann die Platte 69 leicht entnommen werden. Einige für die Herstellung der Platte 69 verwendete Metalle können zu einer Wertminderung der Behandlungsflüssigkeit beitragen. Auch führen einige der für die Herstellung der Platte verwendeten Gußmetalle zu einer etwas porösen Struktur. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, die obere Fläche 67 der Platte mit einer geeigneten Schutzschicht aus Keramik, Porzellan oder einem anderen geeigneten Material zu versehen.
Zur Beheizung der Platte 69 sind Heizmittel 77 vorgesehen. Die Heizmittel 77 können keramische Strahlungsheizungen 79 aufweisen, die außerhalb des Bodens des größeren Behältnisses 3, jedoch dicht bei dem Boden 81 der Platte 69 angebracht sind. Zwischen den Heizungen 79 und der Platte 69 ist ein Luftspalt 83 vorgesehen. Temperaturfühler 85 können sich in der Platte 69 nahe bei ihrer oberen Fläche 67 befinden. Die Temperaturfühler 85 steuern die Heizungen 79 über einen Regler 87, um die obere Fläche 67 der Platte 69 auf eine bestimmte Temperatur aufzuheizen. Innerhalb des Behältnisses 3 über der Platte 69 kann ein Schutzschirm 89 angebracht sein, um sie vor unbeabsichtigt von den durch das Behältnis hindurchgeführten Schaltungsplatten abtropfendem Flußmittel zu schützen. Falls erforderlich könnte auch ein (nicht gezeigtes) Spülsystem oberhalb der Platte 69 innerhalb des Behältnisses 3 vorgesehen sein, um die obere Fläche 67 der Platte sauberzuhalten und eine Verunreinigung der Behandlungsflüssigkeit zu verhindern. Das Spülsystem könnte Reinigungsflüssigkeiten verwenden, die chemisch mit den Behandlungsflüssigkeitsfamilien verwandt sind, wie z. B. Fluorkohlenwasserstoffe. Auch Aceton könnte Anwendung finden.
Die Dampferzeugungsmittel weisen ferner einen Flüssigkeitsinjektor 91 innerhalb der Behandlungskammer 5, über der Platte 69 und unterhalb des Schirms 87 auf. Der Injektor 91 injiziert Flüssigkeit auf die heiße obere Fläche 67 der Platte 69, um ungesättigten Dampf zu erzeugen. Die Flüssigkeit kann als Strom, als Tropfen oder als Sprühnebel aufgebracht werden. Sie wird dem Injektor 91 aus einer Vorratsquelle 93 über eine Leitung 95 unter geeignetem Druck zugeführt, wie er von einer Pumpe 97 geliefert wird. Überschüssige Flüssigkeit aus dem Trog 71 wird zu der Quelle 93 über eine Leitung 99 zurückgeführt.
Die zur Erzeugung des Dampfes verwendete Flüssigkeit ist eine fluorierte Flüssigkeit, wie z. B. Perfluortrianylamin (vertrieben unter der Handelsbezeichnung "FC-70" von 3M), obgleich auch andere Flüssigkeiten, wie z. B. Perfluorpolyether (vertrieben unter der Handelsbezeichnung "Calden" von Montedison/Montefluos) oder Perfluorperhydrophenanthren (vertrieben unter der Handelsbezeichnung "Flutec PP11" von ISC Chemicals), eingesetzt werden können.
Mittel sind dazu vorgesehen, den Druck der Atmosphäre in der Behandlungskammer 5 zu steuern. Diese Mittel weisen einen Atmosphärenauslaß 103 in dem größeren Behältnis 3 auf, der von der Behandlungskammer 5 über eine Leitung 105 zu einer Vakuumpumpe 107 führt. In der Leitung 105 können Kondensationsmittel 109 vorgesehen sein zum Kondensieren des Behandlungsdampfes aus der von der Behandlungskammer abgezogenen Atmosphäre, um eine gewünschte Menge Dampf in der Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Die wiedergewonnene Flüssigkeit aus den Kondensationsmitteln 109 wird durch Filtriermittel 111 ausgefiltert und daraufhin zur Rückführung über eine Leitung 113 an die Flüssigkeitsvorratsquelle 93 weitergegeben. Zumindest ein Teil der verbleibenden Atmosphäre kann von der Vakuumpumpe 107 über eine Rückführungsleitung 115 und eine Rückführungsöffnung 117 in dem größeren Behältnis 3 in die Behandlungskammer 5 zurückgeführt werden. Der Rest der Atmosphäre, im wesentlichen Luft, wird durch die Abzugsleitung 119 nach außen abgeführt. Fühlmittel 121 innerhalb der Behandlungskammer 5 betätigen die Vakuumpumpe 107 über einen Regler 123, um den Druck in der Kammer auf einem gewünschten Wert zu halten, der unterhalb des in den Eintritts- bzw. Austrittskammern 11 und 33 aufrechterhaltenen Drucks und unterhalb Atmosphärendruck liegt.
Mittel sind vorgesehen, um den Druck der Atmosphäre in der Eintrittskammer 11 wie auch der Austrittskammer 33 zu steuern. Diese Mittel gleichen den in Verbindung mit der Behandlungskammer 5 verwendeten Atmosphärensteuermitteln, und da beide identisch sind, werden nur einmal solche Mittel im einzelnen beschrieben. Die Atmosphärensteuermittel für die Eintrittskammer 11 weisen einen Atmosphärenaustritt 131 in dem Behältnis 7 auf, der mit einer Leitung 135 in Verbindung steht. Die Leitung 135 führt zu einer weiteren Vakuumpumpe, 141. Wie zuvor können in der Leitung 135 Kondensationsmittel, 149, vorgesehen sein, um den Behandlungsdampf aus der Atmosphäre zu kondensieren und das Kondensat zu sammeln und über eine Leitung 151 und Filtriermittel 153 zu der Vorratsquelle 93 zurückzuführen. Ein Teil der verbleibenden Atmosphäre wird von der Vakuumpumpe 141 über eine Rückführungsleitung 165 und eine Rückführungsöffnung 159 zu der Kammer 11 zurückgeführt. Die verbleibende Atmosphäre, im wesentlichen Luft, wird über eine Abzugsleitung 163 abgeführt. Ein Fühler 165 in der Kammer 11 steuert über einen Regler 169 die Arbeit der Vakuumpumpe 141 derart, daß sie in der Kammer 11 normalerweise einen Druck aufrechterhält, der größer als der Druck in der Behandlungskammer 5, jedoch geringer als Atmosphärendruck ist.
Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um die Atmosphäre in der Leitung 155, die zu der Eintrittskammer 11 zurückführt, aufzuheizen. Die betreffenden Heizmittel 175 können eine Wärmepumpe 177 mit einer Rohrschlange 179 aufweisen, die um die von dem größeren Behältnis 3 kommende Atmosphärenleitung 105 herumgewunden ist. Die durch Flüssigkeitszirkulation in dieser Rohrschlange 179 aufgenommene Wärme wird in der Wärmepumpe 177 an eine Flüssigkeit übertragen, die in einer um die Rückführungsleitung 155 herumgewundenen Rohrschlange 181 zirkuliert. Ein Temperaturfühler 183 in der Eintrittskammer 11 steuert die Wärmepumpe 177 über einen Regler 185 derart, daß die Atmosphäre in der Eintrittskammer 11 auf eine gewünschte Temperatur aufgeheizt wird. Die aufgeheizte Atmosphäre dient zur Vorheizung des Förderbandes 59 und der Schaltungsplatten 61 vor ihrem Eintritt in die Behandlungskammer 5. Keine derartigen Heizmittel sind normalerweise erforderlich für die Atmosphäre in der Austrittskammer 33, doch können solche, falls erforderlich, leicht vorgesehen werden.
Im Betrieb werden die Druckschaltungsplatten 61, auf welche die auf die Platten aufzulötenden Bauteile aufgebracht wurden, mit einer Lötpaste überzogen und außerhalb der Vorrichtung 1 auf dem endlosen Förderband 59 angbracht. Das Förderband 59 trägt die Platten 61 bei geöffneter Tür 21 durch die Öffnung 13 in die Eintrittskammer 11. Solange die Tür 21 offensteht, ist die Tür 23 geschlossen, welche die Öffnung 17 zur Behandlungskammer 5 verschließt. Ist die Vorrichtung 1 in Betrieb, so wird in der Eintrittskammer 11 vermittels der Vakuumpumpe 141 ein verminderter Druck, unterhalb Atmosphärendruck, aufrechterhalten. Infolgedessen fließt die Atmosphäre beim Öffnen der Tür 21 in die Kammer 11 hinein anstatt aus ihr heraus. Wurde zumindest eine Platte von dem Förderband 59 in die Kammer 11 eingeführt, so wird die Tür 21 geschlossen. Während nun beide Türen, 21 und 23, geschlossen sind, kann die zurückgeführte Atmosphäre aus der Leitung 155, falls erwünscht, aufgeheizt werden, um den Förderbandabschnitt und die Platte bzw. Platten 61 in der Kammer 11 vorzuheizen.
Nach genügendem Vorheizen wird die Tür 23 geöffnet, während die Tür 21 geschlossen bleibt, und die vorgeheizten Platten 61 werden durch die Öffnung 17 in die Behandlungskammer 5 eingeführt. Die Hauptkammer 5 wird durch die Vakuumpumpe 107 auf einem Druck gehalten, der geringer ist als der in der Eintrittskammer 11 aufrechterhaltene Druck. Auf diese Weise fließt Atmosphäre beim Öffnen der Tür 23 aus der Eintrittskammer 11 in die Behandlungskammer 5.
Vor der Einführung der vorgeheizten Platten 61 in die Behandlungskammer 5 wurde in der Behandlungskammer 5 bereits ein ungesättigter Behandlungsdampf erzeugt. Die Dampferzeugung geschah durch Injizieren einer fluorhaltigen Flüssigkeit, beispielsweise in Form eines Sprühnebels, aus dem Injektor 91 auf die heiße Fläche 67 der beheizten Platte 69. Die Flüssigkeit verdampft augenblicklich bei Berührung der Oberfläche 67 unter Erzeugung ungesättigten Dampfes. Der ungesättigte Dampf, der sich wie ein vollkommenes Gas verhält, kann auf eine über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegende Temperatur aufgeheizt werden. Die Temperatur des ungesättigten Dampfes kann vermittels der Oberflächentemperatur der Platte 69 gesteuert werden. Es ist ersichtlich, daß sich mit dem Absenken des Druckes in der Kammer 5, um Dampfverlust aus der Kammer zu vermeiden, die Siedetemperatur der Flüssigkeit gleichfalls absenkt. Dies würde die Wiederverflüssigung des Lots auf den Platten ungünstig beeinflussen. Da jedoch der Dampf auf eine über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegende Temperatur erhitzt werden kann, kann die Kammer mit einem Druck unterhalb Atmosphärendruck betrieben werden, womit sichergestellt ist, daß wenig oder gar kein Dampf aus der Behandlungskammer 5 verlorengeht.
Der ungesättigte Dampf kondensiert auf den in die Kammer eintretenden Platten, wobei er die latente Kondensationswärme abgibt, die dazu dient, die Lötpaste zu schmelzen oder wiederzuverflüssigen und damit die Bauteile auf die Schaltungsplatte aufzulöten. Um den Lötvorgang zu beschleunigen, können die Platten in der Eintrittskammer 11 in der vorausgehend beschriebenen Weise vorgeheizt werden. Die von den Schaltungsplatten und dem Förderband, insbesondere wenn die Platten sich auf dem geneigten Abschnitt 63 des Förderbandes befinden, herabtropfende, kondensierte Flüssigkeit kann auf dem Schirm 89, der die Fläche 67 der Platte 69 schützt, aufgefangen werden. Der Schirm 89 leitet die Flüssigkeit zu dem Sammeltrog 71, von wo sie über die Leitung 99 zum Tank 93 abgeführt wird. Auf die Platte 67 wird so viel Flüssigkeit injiziert, wie erforderlich ist, um die notwendige Menge ungesättigten Dampfes zur Wiederverflüssigung des Lots zu erzeugen. In der Kammer 5 kann mindestens ein Dampffühler 191 vorgesehen sein, um die darin befindliche Dampfmenge festzustellen.
Ein von dem Sensor 191 gesteuerter Regler 193 steuert die Tätigkeit der Pumpe 97, um die Dampfmenge zu regeln.
Ist der Lotwiederverflüssigungsvorgang beendet, so werden die Schaltungsplatten 61 durch die Öffnung 39 aus der Behandlungskammer 5 in die Austrittskammer 33 übergeführt. Wird die Tür 45 geöffnet, so fließt Atmosphäre wegen des dazwischen bestehenden Druckunterschieds aus der Austrittskammer 33 in die Behandlungskammer 5. Dies wiederum führt zu einer Minimierung des Dampfverlustes. Ist die Schaltungsplatte bzw. sind die Schaltungsplatten in der Austrittskammer 33, so wird die Tür 45 geschlossen. Falls erwünscht, kann nun der Druck innerhalb der Kammer 33 durch Vergrößern der Leistung der Vakuumpumpe 141 in Verbindung mit dieser Kammer über den Regler 169 abgesenkt werden. Der verminderte Druck innerhalb der Kammer 33 unterstützt die Verdampfung der auf den noch heißen Schaltungsplatten und dem Förderband verbliebenen Restflüssigkeit, ohne die Lötverbindungen zu beeinträchtigen. Der in der Kammer 33 gebildete Dampf kann von dem Kondensator 149 aufgenommen und zu dem Tank 93 zurückgeführt werden. Unter gewissen Umständen kann die Atmosphäre in der Kammer 33 bei dem verminderten Druck sogar aufgeheizt werden, um die Wiedergewinnung des Dampfes ohne Beeinträchtigung der Lötverbindungen zu unterstützen.
Wurde die Restflüssigkeit wiedergewonnen, so kann der Druck in der Kammer 33 auf ein Niveau oberhalb desjenigen in der Kammer 5 und unterhalb Atmosphärendruck angehoben und die Tür 43 geöffnet werden, während die Tür 45 geschlossen bleibt. Daraufhin werden die gelöteten Schaltungsplatten vermittels des Förderbandes 59 durch die Öffnung 35 hindurch aus der Kammer 33 abgeführt. Wegen des Druckunterschiedes fließt Atmosphäre in die Kammer 33 hinein anstatt aus ihr heraus.
Ist es erforderlich, die Vorrichtung stillzusetzen, so kann der gesamte in der Atmosphäre innerhalb der drei Kammern befindliche Dampf durch die Kondensationsmittel 109 und 149 und/oder durch generelle Abkühlung der Heizmittel kondensiert und zu dem Vorratstank 93 zurückgeführt werden. Soll die Vorrichtung in Betrieb gesetzt werden, so wird mittels des Injektors 91 eine Anfangsmenge der Flüssigkeit auf die Platte 69 injiziert, um den Dampf in gewünschtem Maße aufzubauen.
Falls erwünscht, kann ein inertes Gas, z. B. Stickstoff oder Kohlendioxid, in der Behandlungskammer 5 dazu Verwendung finden, zusammen mit dem ungesättigten Dampf die Atmosphäre innerhalb der Kammer zu bilden. Das inerte Gas kann dazu dienen, die Konzentration des Dampfes innerhalb der Kammer zu steuern, die wiederum das Maß oder die Geschwindigkeit bestimmen kann, womit die Schaltungsplatten aufgeheizt werden. Während es normalerweise vorgezogen wird, die Schaltungsplatten so rasch wie möglich auf die Wiederverflüssigungstemperatur zu bringen, kann es Situationen geben, in denen eine langsamere Aufheizung wünschenswert ist. Beispielsweise nimmt man an, daß eine rasche Aufheizung zu einer größeren Häufigkeit von Lötfehlern führt, wie sie als "Grabsteinbildung" ("tomb-stoning") bekannt ist. "Grabsteinbildung" bezeichnet Chip-Bauteile, die lediglich auf einer Seite verlötet sind, wobei die unverlötete Seite von der Basis weg nach oben weist. Rasche Aufheizung kann auch zu einem Temperaturschock führen, der empfindliche Bauteile beschädigen kann. So kann eine langsamere Aufheizung der Schaltungsplatten den Grabsteinbildungseffekt und Temperaturschocks vermindern. Die Verwendung eines inerten Gases macht das Verfahren auch sicherer, da es bei Anwesenheit des inerten Gases zu einer geringeren Zersetzung des Dampfes als bei Anwesenheit von Luft kommt.
Während die Vorrichtung als solche mit einzelnen Türen 21, 23, 43 und 45 an den Öffnungen 13, 17, 35 und 39 an den Kammern 7 und 29 beschrieben wurde, können bei den einzelnen Öffnungen auch unabhängig betriebene Doppeltüren Verwendung finden. Des weiteren ist ersichtlich, daß, wenngleich die bevorzugte Vorrichtung als solche mit Eintritts- und Austrittskammern geschildert wurde, die Vorrichtung auch ohne die Eintritts- und Austrittskammern aufgebaut und betrieben werden könnte, um dennoch eine gegenüber bekannten Dampflötvorrichtungen verbesserte Arbeitsweise zu ergeben.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Vorrichtung mit einer Behandlungskammer und einer einzigen Durchtrittskammer versehen sein, die sowohl als Eintritts- wie auch als Auztrittskammer dient. Wie in Fig. 2 gezeigt, besitzt die betreffende Vorrichtung 301 ein größeres von Wänden umgebenes Behältnis 303, das in seinem Inneren eine normalerweise geschlossene Behandlungskammer 305 bildet. Ein kleineres von Wänden umgebenes Behältnis 207 ist auf einer Seite 309 des größeren Behältnisses 303 angeordnet, eine Durchtrittskammer 311 bildend. Eine Öffnung 313 in einer Wand 315 des kleineren Behältnisses 307 gestattet den Eintritt zu und den Austritt aus der Durchtrittskammer 311. Eine Öffnung 317 in einer anderen Wand, 319, des Behältnisses 307, welche diesem und dem größeren Behältnis 303 gemeinsam ist, bildet eine Verbindung zu dem größeren Behältnis 303. Eine bewegliche Tür 321 schließt die Öffnung 313 normalerweise ab, ebenso wie eine bewegliche Tür 323 normalerweise die Öffnung 317 verschließt. Geeignete Mittel 325 und 327 dienen dazu, die Türen 321 und 323 zu bewegen, um die Öffnungen 313 und 317 freizugeben oder zu verschließen. In geschlossenem Zustand sind die Türen 321 und 323 luftdicht.
Fördermittel 357 führen die Druckschaltungsplatten mit ihren provisorisch angebrachten Bauteilen und der zunächst aufgebrachten Lötpaste durch die Durchtrittskammer 311 in die Behandlungskammer 305, zurück in die Durchtrittskammer 311 und nach außen. Die Fördermittel 357 können ein endloses Ketten-Förderband 359 aufweisen, das die Schaltungsplatten 361 mit gegenseitigen Abständen trägt. Das Förderband 359 läuft durch die Öffnung 313 in die Durchtrittskammer 311, durch die Öffnung 317 in die Behandlungskammer 305, durch den ungesättigten Dampf in der Behandlungskammer 305, durch die Öffnung 317 hindurch zurück in die Durchtrittskammer 311 und durch die Öffnung 313 heraus.
Die Durchtrittskammer 311 dient als Luftschleuse für die Behandlungskammer 305. Der Druck der Atmosphäre in der Kammer 305 wird auf geringerem Niveau gehalten als der Druck der Atmosphäre in der Durchtrittskamme 311, der wiederum auf geringerem Niveau als Atmosphärendruck gehalten wird. Die Drucksteuermittel gleichen denjenigen, wie sie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 Verwendung finden. Die Drucksteuermittel stellen sicher, daß eine Strömung stets in die Behandlungskammer 305 hinein erfolgt, um dadurch Dampfverluste zu minimieren. In der Behandlungskammer 305 wird ungesättigter Dampf in der gleichen Weise wie zuvor erzeugt, um die Bauteile auf die Platten aufzulöten.
Vorzugsweise sind die Platten 361 auf dem Förderband 359 in einem solchen Abstand angeordnet, daß sich jeweils nur eine Platte 361 in der Durchtrittskammer 311 befindet. Die Platte 361 in der Durchtrittskammer 311 ist einmal eine solche des Eintrittstrums 371 des Förderbandes 359 und einmal eine solche des Austrittstrums 373 des Förderbandes. Auf diese Weise kann die Durchtrittskammer 311 dazu dienen, die Platten auf dem Eintrittstrum 371 vorzuheizen, und auch, um kondensierten Dampf von den Platten auf dem Austrittstrum 373 gründlicher zu entfernen. Die Durchtrittskammer 311 wird abwechselnd geheizt und einem verminderten Druck ausgesetzt. Die Heiz- und Drucksteuermittei für die Durchtrittskammer 311 gleichen denjenigen, wie sie für die Eintritts- und Austrittskammern in der Vorrichtung nach Fig. 1 Verwendung finden.
Während bei der Vorrichtung 301 die gleichen Türen 313 und 317 für die Eintritts- bzw. Austrittstrume 371 und 373 des Förderbandes Verwendung finden, könnten für die beiden Trume auch getrennte Türen vorgesehen sein.
Beide hier beschriebenen Ausführungsbeispiele verwenden ein durch die Vorrichtung hindurchlaufendes endloses Förderband. Es liegt jedoch auf der Hand, daß auch ein innenseitiges endloses Förderband innerhalb der Maschine in Verbindung mit Übergabemitteln bei den Eintritts- und Austrittskammern 11 und 33 bzw. der Durchtrittskammer 311 Anwendung finden könnte, um Artikel an das endlose Förderband zu übergeben bzw. davon abzuführen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel könnte die Vorrichtung eine unter Atmosphäredruck stehende Behandlungskammer enthalten. In diesem Fall wäre in Kauf zu nehmen, daß beim Betrieb einiger Dampf aus der Behandlungskammer entweicht, insbesondere wenn Schaltungsplatten in die Kammer eingebracht und aus ihr entnommen werden. Der Vorteil der Verwendung ungesättigten Dampfes und der damit gegebenen Möglichkeit, die Schaltungsplatten aufgrund der höheren Temperaturen, auf die ungesättigter Dampf aufgeheizt werden kann, schneller zu erhitzen, überwiegt den Nachteil eines gewissen Dampfverlustes.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 1 könnte auch so modifiziert werden, daß ihre Behandlungskammer 5 unter Atmosphärendruck arbeitet, einfach indem die Vakuumpumpe 107 über ihre Steuerung 123 stillgesetzt wird. Die beweglichen Türen 21, 23, 43 und 45 an den Eintritts- und Austrittskammern 11 und 33 vermindern dennoch den Dampfverlust aus der Behandlungskammer 5 ebenso wie die Atmosphärensteuermittel an den Eintritts- und Austrittskammern 11 und 33. Ein wesentlicher Teil des aus der Behandlungskammer verlorenen Dampfes könnte dadurch aufgefangen werden, daß man die Atmosphärensteuermittel an den Eintritts- und Austrittskammern 11 und 33 mit geringfügig reduziertem Druck betreibt.
Falls erwünscht können in einer modifizierten Vorrichtung andere Arten bekannter Dampfverlust-Minimierungsmittel zusätzlich Anwendung finden. Beispielsweise könnte die Behandlungskammer 5 mit Mitteln zur Erzeugung eines billigen Sekundärdampfes innerhalb der Behandlungskammer zur Überlagerung des teureren darin enthaltenen ungesättigten Dampfes versehen sein. Aus der Kammer verlorengehender Dampf würde dann in erster Linie der billigere Sekundärdampf sein. Alternativ hierzu könnten innerhalb der Eintritts- und Austrittskammern 11 und 33 an einer oder beiden der Öffnungen 13 und 17 bzw 35 und 39 Kondensationsmittel vorgesehen sein.

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von Werkstücken in einer normalerweise geschlossenen Behandlungskammer (5; 305), das folgende Verfahrensschritte aufweist: Bereitstellen eines ungesättigten Behandlungsdampfes innerhalb der Behandlungskammer, der eine gewünschte Behandlungstemperatur oberhalb des Siedepunkts der betreffenden Flüssigkeit aufweist, Herstellung eines Drucks in der Behandlungskammer, der geringer als Atmosphärendruck ist, um Atmosphäre zu veranlassen, in die Behandlungskammer einzuströmen, wenn sie zur Atmosphäre hin geöffnet ist, und Bewegen der Werkstücke (61; 361) in die Behandlungskammer und durch den Dampf in derselben, um so durch den ungesättigten Behandlungsdampf behandelt zu werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der ungesättigte Behandlungsdampf durch vollständiges Verdampfen der betreffenden Flüssigkeit innerhalb der Behandlungskammer (5; 305) und Erhitzen des so erzeugten Dampfes innerhalb der Behandlungskammer auf die gewünschte Behandlungstemperatur erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin eine begrenzte Menge der Flüssigkeit auf eine beheizte Oberfläche (67) innerhalb der Behandlungskammer (5; 305) aufgebracht wird, wobei die Temperatur der Oberfläche ausreichend ist, um die Flüssigkeit augenblicklich zu verdampfen und den resultierenden Dampf auf die gewünschte Behandlungstemperatur zu bringen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, welches den Schritt Steuern der Temperatur der beheizten Oberfläche (67) zur Steuerung der Temperatur des erzeugten Behandlungsdampfes einschießt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches den Schritt Zurückleiten der Atmosphäre aus der Behandlungskammer (5; 305) zur Steuerung der darin befindlichen Behandlungsdampfmenge einschließt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches den Schritt Regeln der Temperatur des Behandlungsdampfes auf irgendeine gewünschte Temperatur zwischen der Siedetemperatur der den Dampß bildenden Flüssigkeit und einer Temperatur gerade unterhalb seiner Zersetzungstemperatur einschließt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches den Schritt Einstellen des Druckes in der Behandlungskammer (5; 305) zur Verringerung des Siedepunktes der für die Bildung des Dampfes verwendeten Flüssigkeit einschließt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der verwendete Behandlungsdampf nur einen Teil der Atmosphäre in der Behandlungskammer (5; 305) bildet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, welches den Schritt Bereitstellen eines inerten Gases in der Behandlungskammer (5; 305) zur Bildung eines Teils der darin befindlichen Atmosphäre einschließt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zumindest eine normalerweise geschlossene Durchtrittskammer (11, 33; 311) anschließend an die Behandlungskammer (5; 305) vorgesehen ist und das Verfahren des weiteren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Schaffung eines Druckes innerhalb der Durchtrittskammer, der geringer als Atmosphärendruck ist, um Atmosphäre zu veranlassen, in die Durchtrittskammer einzutreten, wenn diese gegenüber der Atmosphäre geöffnet ist, Schaffung eines Drucks innerhalb der Behandlungskammer, der geringer ist als der Druck innerhalb der Durchtrittskammer, um Atmosphäre zu veranlassen, in die Behandlungskammer einzutreten, wenn diese zu der Durchtrittskammer hin geöffnet ist, und Bewegen der Werkstücke (61; 361) in die Durchtrittskammer vor und/oder nach Einbringen derselben in die Behandlungskammer.

11. Verfahren nach Anpruch 10, worin zwei entsprechende Durchtrittskammern (11, 33) anschließend an die Behandlungskammer (5) vorgesehen sind, wobei eine dieser Durchtrittskammern eine Eintrittskammer (11) und die andere eine Austrittskammer (33) ist und das Verfahren Bewegen der Werkstücke (61) nacheinander in die Eintrittskammer, in die Behandlungskammer, in die Austrittskammer und aus der Austrittskammer heraus einschließt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, welches den Schritt Erhitzen der Atmosphäre in der Durchtrittskammer (311) bzw. zumindest der Eintrittskammer (11) zum Erhitzen der Werkstücke (361) während ihres Aufenthalts darinnen einschließt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, welches den Schritt Verringern des Drucks in der Durchtrittskammer (311) bzw. der Austrittskammer (33; 311) unter den normalerweise darin herrschenden Druck einschließt zur Mithilfe bei der Entfernung von Kondensat von den Werkstücken (61; 361), wenn diese vor dem Verlassen des Geräts durch diese Kammer hindurchtreten.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, welches den Schritt Rückführung und Aufbereitung der Atmosphäre aus der Durchtrittskammer bzw. den Durchtrittskammern (11, 33; 311) zur Wiedergewinnung aus der Behandlungskammer (5; 305) entweichenden Dampfes einschließt.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Werkstücke in die Behandlungskammer (5; 305) eingeführt werden, während der Behandlungsdampf sich bereits in der Behandlungskammer befindet.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche worin die Werkstücke (61; 361) aus mit Lot behafteten Schaltungsplatten bestehen, die durch die betreffende Behandlung dampfphasen-gelötet werden sollen, und die Temperatur des verwendeten Behandlungsdampfes höher als der Schmelzpunkt des Lots ist.

17. Gerät zum Behandeln von Werkstücken, insbesondere durch Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und enthaltend ein Behältnis (3; 303), das eine normalerweise geschlossene Behandlungskammer (5; 305) bildet, Mittel (65, 91 - 97) zur Bereitstellung eines Behandlungsdampfes innerhalb der Behandlungskammer sowie Mittel (103 - 107) zur Herstellung eines Drucks innerhalb der Behandlungskammer, der geringer als Atmosphärendruck ist, um Atmosphäre zu veranlassen, in die Behandlungskammer einzutreten, wenn sie zur Atmosphäre hin geöffnet ist, wobei sich das Gerät dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bereitstellung des Behandlungsdampfes Heizmittel (65) mit einer heißen Oberfläche (67) am Boden der Behandlungskammer (5; 305) und Flüssigkeitszuführungsmittel (91 - 97) aufweisen, die dazu ausgelegt sind, eine begrenzte Menge der betreffenden Flüssigkeit auf die heiße Oberfläche zu geben zwecks augenblicklicher Verdampfung, wobei die Heizmittel temperaturgeregelt sind, um eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit aufrechtzuerhalten, die geeignet ist, einen ungesättigten Behandlungsdampf einer gewünschten Behandlungstemperatur zu erzeugen, und daß Werkstückfördermittel (57; 357) dazu vorgesehen sind, die Werkstücke (61; 361) in die Behandlungskammer ein- und durch den darin befindlichen Dampf hindurchzuführen.

18. Gerät nach Anspruch 17, worin die heiße Oberfläche (67) geneigt und an ihrem unteren Ende ein Sammeltrog (71) für überschüssige Flüssigkeit vorgesehen und mit einer Flüssigkeitszuführungsquelle (93) verbunden ist, von wo die Flüssigkeit in die Behandlungskammer (5; 305) eingeführt wird.

19. Gerät nach Anspruch 17 oder 18, worin die Heizmittel (65) eine schwere wärmeleitende Platte (69) innerhalb der Behandlungskammer (5; 305) enthalten, die durch unterhalb der Platte außerhalb der Behandlungskammer und in einem Abstand von der Platte angeordnete Heizungen (79) beheizt ist.

20. Gerät nach einem der Ansprüche 17 bis 19, des weiteren enthaltend mindestens ein Behältnis (7, 29; 307), das eine normalerweise geschlossene Durchtrittskammer (11, 33; 311) anschließend an die Behandlungskammer (5; 305) bildet, Mittel (23, 21, 45, 43; 323, 321) zur wahlweisen Herstellung einer Verbindung zwischen den Behandlungs- und Durchtrittskammern bzw. zwischen der Durchtrittskammer (den Durchtrittskammern) und der Atmosphäre sowie Mittel (141) zur Herstellung eines Drucks innerhalb der Durchtrittskammer(n), der geringer ist als Atmosphärendruck, um Atmosphäre zu veranlassen, in die Durchtrittskammer(n) einzutreten, wenn diese mit der Atmosphäre in Verbindung steht (stehen), wobei die Mittel (103 - 107) zur Herstellung eines Drucks unterhalb Atmosphärendruck in der Behandlungskammer entsprechend ausgelegt sind, einen Druck zu liefern, der geringer ist als der Druck innerhalb der Durchtrittskammer(n), um Atmosphäre zu veranlassen, in die Behandlungskammer einzutreten, wenn diese mit der Durchtrittskammer (den Durchtrittskammern) in Verbindung steht, und wobei die Werkstückfördermittel (57; 357) entsprechend beschaffen sind, die Werkstücke (61; 361) vor und/oder nach ihrer Weitergabe in die Behandlungskammer durch die Durchtrittskammer(n) hindurchzuführen.

21. Gerät nach Anspruch 20, worin zwei entsprechende Durchtrittskammern vorgesehen sind, deren eine eine Eintrittskammer (11) und deren andere eine Austrittskammer (33) bildet, und die Werkstückfördermittel (57) dazu ausgelegt sind, die Werkstücke (61) nacheinander durch die Eintrittskammer, die Behandlungskammer und die Austrittskammer hindurchzuführen.

22. Gerät nach Anspruch 20 oder 21, welches Mittel (177, 181) zum Erhitzen der Atmosphäre in der Durchtritts- bzw. Eintrittskammer (311; 11) aufweist, um die durch diese Kammer hindurch in die Behandlungskammer (5; 305) eingeführten Werkstücke (61, 361) vorzuheizen.

23. Gerät nach Anspruch 22, worin die für die Aufheizung der Atmosphäre in der Durchtritts- bzw. Eintrittskammer (11; 311) verbrauchte Wärme zumindest teilweise der aus der Behandlungskammer (5; 305) abgesaugten Atmosphäre entnommen wird.

24. Gerät nach einem der Ansprüche 17 bis 23, welches Kondensiermittel (109, 149) zum Kondensieren des aus der von der Behandlungskammer (5; 305) und/oder der Durchtrittskammer (den Durchtrittskammern) (11, 33; 311) abgesaugten Atmosphäre stammenden Behandlungsdampfes sowie Mittel (113, 151) zum Zurückführen der durch diese Kondensiermittel wiedergewonnenen Flüssigkeit zu einer Flüssigkeitszuführungsquelle (93) enthält, von wo die Flüssigkeit in die Behandlungskammer eingeführt wird.