DE4234128C2

DE4234128C2 - Verfahren zum Einstellen der Arbeitstemperatur des Dampfes in Anlagen, die zur Wärmebehandlung mit Dampf als Wärmeübertragungsmedium arbeiten, insbesondere in Dampfphasenlötanlagen

Info

Publication number: DE4234128C2
Application number: DE19924234128
Authority: DE
Inventors: Helmut W Leicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2012-10-10
Also published as: DE4234128A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Ar beitstemperatur des Dampfes in Anlagen zur Wärmebehandlung mit Dampf als Wärmeübertragungsmedium. Das Verfahren kann insbesondere in einer Dampfphasenlötanlage zum Einsatz kommen.

Beim Dampfphasenlöten wird die maximale Prozeßtemperatur durch den Siedepunkt der verwendeten Arbeitsflüssigkeit be stimmt. Dieser liegt im allgemeinen bei 215 oder 217°C und läßt sich während des Lötvorgangs nicht verändern. Andere Flüssigkeiten, deren Siedepunkt bei z. B. 175°C liegt, sind nicht ausreichend für die in der Elektronikindustrie übli cherweise eingesetzten Lote; deren Schmelzpunkt liegt typi scherweise bei 185°C.

Für bestimmte Anwendungsfälle ist es jedoch wünschenswert, bei einer Prozeßtemperatur zu arbeiten, die möglichst nur geringfügig oberhalb des Lotschmelzpunktes liegt. Dabei sollte eine Änderung des Siedepunktes während des Löt vorganges möglich und der Siedepunkt sehr stabil einstellbar sein.

Aus DD 27 898 ist ein Verfahren zur Konstanthaltung der Temperatur eines Funktionsblockes bekannt, wobei die Temperatur dadurch konstant gehalten wird, daß die Energie in Form von Verdampfungswärme abgeführt wird. Dabei verwen det man eine eutektische Flüssigkeitsmischung als Kühlmit tel. Die Druckschrift betrifft ein Kühlverfahren, wobei durch ein einmal eingestelltes Mischungsverhältnis von Flüs sigkeiten eine Wärmeabführung durch Verdampfen erzielt wird.

In Bergmann-Schäfer "Lehrbuch der Experimentalphysik", Band I, Walter de Gruyter Verlag Berlin - New York, 1990, 10. Auflage, Seiten 766-769 ist dargestellt, daß der Siedepunkt einer Mischung von der Konzentration der beteiligten Sub stanzen abhängt.

DE 92 02 020 U1 offenbart ein Misch/Dosiergerät, wobei eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, mit verschiedener Temperatur und Menge elektronisch gesteuert miteinander gemischt wird, so daß eine Flüssigkeit mit vorgegebener Temperatur bzw. Menge entsteht. Eine Dampferzeugung ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zur Verfügung zu stellen, bei dem der Siedepunkt einer Arbeitsflüssigkeit frei wählbar, während einer Wärmebehand lung veränderbar und auch unterhalb 215°C stabil einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche ge löst.

Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, einen gemeinsamen Siedepunkt von unterschiedlichen, mitein ander mischbaren Flüssigkeiten, insbesondere von Medien für das Dampfphasenlöten, durch ihre Mischung in einem entspre chenden Volumenverhältnis einzustellen. Der eingestellte ge meinsame Siedepunkt der Flüssigkeiten liegt bei Flüssigkei ten mit unterschiedlichen Siedepunkten in Abhängigkeit von ihrem Volumenverhältnis zwischen den Siedepunkten der unver mischten Flüssigkeiten. Durch dosierte Zugabe der Flüssig keiten können auch Änderungen des Volumenverhältnisses durch Verluste während z. B. eines Lötvorganges ausgeglichen und so der Siedepunkt und damit die Prozeßtemperatur konstant gehalten werden.

Die Vorteile der Erfindung liegen in einer erhöhten Flexibi lität bei der Wärmebehandlung und einer stabilen Prozeßtem peratur sowie Schonung der Baugruppen durch geringe Wärmebe lastung.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden näher er läutert.

Es wurde gefunden, daß bei der Mischung von herkömmlichen Lötmedien z. B. FC 40 und FC 5312 der Firma 3M oder LS 217 und HS 260 der Firma Montedison ein veränderbarer gemeinsa mer Siedepunkt einstellbar ist, der zwischen den Siedepunk ten der unvermischten Lötmedien liegt.

Die einzige Fig. 1 stellt Meßergebnisse des gemeinsamen Sie depunktes in Abhängigkeit vom Volumenverhältnis bei FC 40 mit einem Siedepunkt von 171°C und FC 5312 mit einem Siede punkt von 215°C (gefüllte Quadrate) und bei LS 217 mit einem Siedepunkt von 217°C und HS 260 mit einem Siedepunkt von 260°C (Leerquadrate) dar. Die Volumenanteile der niedrigsie denden Medien FC 40 bzw. LS 217 sind auf dem oberen Rand und die Volumenanteile der hochsiedenden Medien FC 5312 bzw. HS 260 sind auf dem unteren Rand des Diagramms dargestellt. Es ist zu erkennen, daß der gemeinsame Siedepunkt zwischen den Siedepunkten der ungemischten Flüssigkeiten liegt.

Mittels des Diagramms von Fig. 1 oder anderer ähnlicher Diagramme kann der Anwender den gewünschten Siedepunkt in Abhängigkeit vom Mischungsverhältnis der verwendeten Flüs sigkeiten leicht einstellen.

Bei der Anwendung des Verfahrens ist es vorteilhaft, die Dampftemperatur, die gleich der Siedepunkttemperatur ist, laufend zu messen. Unvermeidbare Medienverluste bewirken eine Verschiebung des Volumenverhältnisses der Flüssigkei ten, so daß sich der Siedepunkt ändert. Nach Maßgabe der ge messenen Temperatur läßt sich schon eine geringe Veränderung des Siedepunktes durch Zugabe von Flüssigkeit ausgleichen und somit der Siedepunkt stabil halten.

Beispiele für Siedepunktsverschiebungen werden anhand der Tabellen I und II erläutert.

Tabelle I

Bei Arbeitsverlusten von ca. 20% der Flüssigkeitsmenge ver schiebt sich der Siedepunkt auf 200°C. Durch Zudosieren der Flüssigkeit mit dem niedrigeren Siedepunkt (FC 40) läßt sich der Siedepunkt von 192°C stabil halten.

Tabelle II

Bei Arbeitsverlusten von ca. 45% der Flüssigkeitsmenge ver schiebt sich der Siedepunkt auf 240°C. Durch Zudosieren der Flüssigkeiten mit dem niedrigeren Siedepunkt (LS 217) läßt sich der Siedepunkt von 233°C stabil halten.

In einer Dampfphasenlötanlage ist es vorteilhaft, für die Zugabe von Flüssigkeit einen oder mehrere Zusatztanks anzu ordnen und die Dampftemperatur durch einen im Dampfraum an geordneten Temperaturfühler zu überwachen und in Abhängig keit von der gemessenen Temperatur die Zudosierung der einen oder anderen Mischkomponente zu steuern.

Claims

1. Verfahren zum Einstellen der Arbeitstemperatur des Dampfes in Anla gen, die zur Wärmebehandlung mit Dampf als Wärmeübertra gungsmedium arbeiten, insbesondere in einer Dampfphasen lötanlage, dadurch gekennzeichnet,

a) daß mindestens zwei unterschiedliche, miteinander mischbare Flüssigkeiten, die als Mischung einen ge meinsamen Siedepunkt aufweisen, eingesetzt werden, und
b) daß der gemeinsame Siedepunkt durch das Volumenver hältnis der Flüssigkeiten eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Flüssigkeiten unterschiedliche Siede punkte aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß

a) die momentane Dampftemperatur laufend gemessen und
b) in Abhängigkeit von der gemessenen Dampftempe ratur die Flüssigkeiten dosiert gemischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der gemeinsame Siedepunkt kleiner als 215°C eingestellt wird.