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DE102008033225B3 - Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Werkstücken - Google Patents

Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Werkstücken Download PDF

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DE102008033225B3
DE102008033225B3 DE102008033225A DE102008033225A DE102008033225B3 DE 102008033225 B3 DE102008033225 B3 DE 102008033225B3 DE 102008033225 A DE102008033225 A DE 102008033225A DE 102008033225 A DE102008033225 A DE 102008033225A DE 102008033225 B3 DE102008033225 B3 DE 102008033225B3
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Werkstücken, insbesondere mit elektrischen und elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatten oder dergleichen, mit einer Prozesskammer (1), in der mindestens eine eine Heiz- oder Kühlvorrichtung aufweisende Heiz- oder Kühlzone ausgebildet bzw. angeordnet ist, durch die die Werkstücke unter Aufheizung oder Abkühlung entlang einer Durchlaufstrecke transportiert werden, wobei ein druckbeaufschlagtes gasförmiges Fluid über Einströmöffnungen (18) in die Heiz- oder Kühlzone einleitbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Wie bei im Stand der Technik gezeigten Reflow-Lötanlagen bekannt ist, werden mehrere nacheinander angeordnete Prozesskammern mit Heiz- bzw. Kühlzonen auf eine jeweils vorbestimmte Temperatur gebracht, wobei insbesondere eine Vorheizzone, eine Reflowzone und eine Kühlzone dazu vorgesehen sind, das zu lötende Bauteil bzw. die Leiterplatte unterschiedlichen Temperaturen auszusetzen. Es ist üblich, mittels Konvektion den zu lötenden Bauteilen die Wärme eines Heizelements unter Verwendung von Lüftern derart zuzuführen, dass ein temperierter Luftstrom die Bauteile umströmt. Der Wärmeübergang auf die Leiterplatten hängt im Wesentlichen von der Temperatur und der Strömungsgeschwindigkeit des Gases innerhalb der Prozesskammer ab. Die Lüftermotoren derartiger Konvektionsmodule sind drehzahlgeregelt, um die Wärmetransferraten zu beeinflussen. Die Erzeugung des Luftstroms mittels Lüftern kann als sehr aufwendige Technik betrachtet werden, wobei sich insbesondere bei hohen Strömungsleistungen ein Nachteil hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit diesbezüglicher Systeme ergibt.
  • Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Heizmodule für Lötanlagen weisen mittel- bis langwellige Infrarotstrahler auf. Diese Vorheizmodule heizen die Bauteile durch Strahlungswärmeübergang auf. Ein Nachteil dieser Heizkassetten liegt in der Effizienz der Energieübertragung.
  • Ferner ist aus der DE 202 03 599 U1 eine Vorrichtung zum Reflow-Löten bekannt, bei der die zu lötende Baugruppe entlang einer Transportebene durch ein Heizfeld transportiert wird. Oberhalb der Transportebene ist eine Düse mit einer schlitzförmigen Düsenöffnung und einem schlitzförmigen Kanalquerschnitt vorgesehen, der im Wesentlichen der Breite der Baugruppe entspricht. Der Prozessgasstrahl wird über eine Prallfläche, die beabstandet der Düsenöffnung liegt, verbreitert. Das Prozessgas dient bei dieser Vorrichtung dazu, dem Bauteil die nötige Wärmemenge zuzuführen. Dies hat den Nachteil, dass eine sehr große Menge an Prozessgas in die Prozesskammer eingeleitet werden muss.
  • Die US 5,039,841 A zeigt dazu eine geschlossene Reflow-Lötvorrichtung aufweisend eine Vorheizzone und eine Hauptheizzone. Darin sind zumindest zwei Paare von Infrarot-Heizelementen übereinander angeordnet, so dass eine Durchlaufstrecke zum Transfer von Werkstücken damit aufgeheizt werden kann. Weiterhin sind Elemente vorgesehen um Gas einzuströmen. Dazu werden Düsen, die frei in der Richtung einstellbar sind, innerhalb des Heizraums oben und unten angeordnet. Das Heizprofil kann somit schnell einer bestimmten Verwendung angepasst werden. Beispielsweise bei der Verwendung von gleichmäßig aufzuheizenden Leiterplatten ermöglicht dies den Durchsatz von vielen Werkstücken. Aus 1 geht dabei die Anordnung der Ausströmöffnungen zwischen den Infrarotheizelementen hervor.
  • Ferner betrifft die US 6,768,083 B2 eine Reflow-Lötanlage, mit der ein Verfahren ausgeführt wird, um elektrische Komponenten, wie Leiter platten zu löten. Es ist vorgesehen zum Löten die selektive Infrarot-Heizung für sich selbst oder in Kombination mit einer Konvektionsheizung zu betreiben. So kann das Risiko einer Überhitzung und daraus folgenden Schäden an elektrischen Komponenten während des Lötvorgangs vermieden werden. Insbesondere aus dem in der 1 gezeigten Stand der Technik gehen dazu Einströmöffnungen aus Luftleitelementen, die oberhalb und unterhalb einer Durchlaufstrecke angeordnet sind hervor. Weiterhin ist aus 4 ersichtlich, dass eine Vielzahl von Gasstreuelementen vor den Einströmöffnungen angeordnet werden.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, mit der sich die im Stand der Technik vorzufindenden Nachteile überwinden lassen, um insbesondere eine effizientere Wärmeübertragung zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • In zunächst für sich bekannter Weise weist die Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Werkstücken insbesondere mit elektrischen und elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatten oder dergleichen eine Prozesskammer auf, in der mindestens eine eine Heiz- oder Kühlvorrichtung aufweisende Heiz- oder Kühlzone ausgebildet bzw. angeordnet ist. Es ist dabei möglich, Werkstücke unter Aufheizung oder Abkühlung entlang einer Durchlaufstrecke durch diese Zonen zu transportieren. Derartige Vorrichtungen sind bevorzugt modular aufgebaut, wobei sich Kühl- und Heizmodule hintereinander anfügen lassen. Damit kann ein Bauteil, welches entlang der verschiedenen Kühl- oder Heizzonen transportiert wird, entsprechend erhitzt oder abgekühlt werden. Die Tempera tur in den verschiedenen Modulen wird mit Temperatursensoren bzw. Pyrometern gemessen und kann daraufhin gesteuert werden. Gattungsgemäß ist ein druckbeaufschlagtes gasförmiges Fluid über Einströmöffnungen in die Heiz- oder Kühlzonen einleitbar. Das gasförmige Fluid wird dabei als im Verhältnis zum Volumen der Prozesskammer kleiner Volumenstrom mit hoher Geschwindigkeit durch die Einströmöffnungen geblasen und reißt im Bereich der Einströmöffnungen die umgebende Gasatmosphäre in der Prozesskammer mit. Dieser größere und insbesondere stark verwirbelte Volumenstrom unterstützt insbesondere den Strahlungswärmeübergang von der Heizung bzw. Kühlung auf die Werkstücke und umgekehrt mit einem zusätzlichen konvektiven Wärmeübergang. Im Ergebnis ermöglicht eine derartige Vorrichtung eine Steigerung der Effizienz der Wärmeübertragung, indem die übertragene Wärmemenge durch das Einleiten eines Gases mittels Konvektion erhöht wird. Das gasförmige Fluid kann dabei im einfachsten Fall aus Druckluft, aber auch aus Inertgas oder anderen üblichen Prozessgasen bestehen, welche durch die Einströmöffnungen in die Prozesskammer eingeleitet werden. Die Temperatur des Gases ist aufgrund des geringen Volumenstroms nicht von entscheidender Bedeutung. So kann insbesondere nicht vorgeheizte Druckluft aus einem Druckluftspeicher Verwendung finden. Das Gas dient lediglich dazu, das in der Kammer befindliche Gas in Bewegung zu versetzen. Der Durchmesser der Einströmöffnungen ist insbesondere unter Berücksichtigung der Wurfweite, des Gasdrucks und des Abstandes der Einströmöffnungen zueinander festzulegen. Erfindungsgemäß liegt dieser zwischen 2 mm und 0,01 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 0,05 mm. Damit kann ein geringer Gasverbrauch bzw. ein zum Volumen der Prozesskammer ausreichend geringer Volumenstrom des einströmenden Fluides gewährleistet werden. Das einströmende Gas kann die Umgebungsatmosphäre in der Prozesskammer mitreißen und so im Ergebnis eine relative hohe Gasströmung an die Werkstücke erzeugen. Die vorgeschlagenen kleinen Durchmesser ermöglichen für das einströmende Gas bei geringem Gasverbrauch hohe Strömungsgeschwindigkeiten. Der Gasstrom bringt dabei keine Wärmemenge in die Kammer ein, sondern unterstützt nur die Wärmeübertragung von der aufgeheizten Prozessgasatmosphäre in der Prozesskammer auf das Werkstück. So kann neben dem Strahlungswärmeübergang eine konvektive Wärmeübertragung erfolgen.
  • Es ist bevorzugt vorgesehen, die Einströmöffnungen an mindestens einem Rohrleitungsabschnitt anzuordnen, der mit einer druckbeaufschlagten Fluidquelle verbunden ist. Die Einströmöffnungen können düsenförmig ausgebildet sein und einen ihren Öffnungen entsprechenden Strömungstyp erzeugen. Es ist beispielhaft vorgesehen, die Fluidquelle mittels eines Kompressors oder einer Druckgasflasche mit Druck zu beaufschlagen oder an ein bestehendes Druckluftnetz anzuschließen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, die Einströmöffnungen an mindestens einer Wand einer Hohlkammer anzuordnen, die mit einer druckbeaufschlagten Fluidquelle verbunden ist. Dabei kann die Hohlkammer an beliebiger Stelle in der Prozesskammer angeordnet sein, so dass über die Einströmöffnungen in der Wand oder den Wänden der Hohlkammer das Fluid an nahezu beliebige Stellen der Prozesskammer geführt werden kann. In einer weiteren Realisierung ist jedoch vorgesehen, dass die die Einströmöffnungen aufweisende Wand Teil der Außenwand der Prozesskammer ist.
  • Die Anordnung der Rohrleitungsabschnitte ist grundsätzlich beliebig und hängt im Wesentlichen davon ab, an welche Stelle der Prozesskammer das einzuleitende Fluid gebracht werden soll. Um insbesondere die Strömung im Bereich der Durchlaufstrecke zu konzentrieren, ist es nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, eine Mehrzahl von Rohrleitungsabschnitten in der Prozesskammer anzuordnen, die im Wesentlichen parallel zur Durchlaufstrecke verlaufen. Die Rohrleitungsabschnitte können dabei hintereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, die Rohrleitungsabschnitte im Wesentlichen quer oder winklig zur Durchlaufstrecke der Werkstücke anzuordnen.
  • Dabei kann zum Beispiel in verschiedenen Bereichen der Prozesskammer den durchlaufenden Werkstücken aus verschiedenen Rohrleitungsabschnitten eine unterschiedliche Gasart zugeführt werden.
  • Die Anordnung der Eintrittsöffnungen an den Rohrleitungsabschnitten ist grundsätzlich ebenfalls beliebig. So können die Öffnungen beispielsweise statistisch verteilt an den Rohrabschnitten angeordnet sein. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung jedoch sind die Einströmöffnungen an den Rohrleitungsabschnitten linear hintereinander angeordnet, um eine gleichmäßige Strömungsverteilung und damit eine gleichmäßige Konvektion zu gewährleisten.
  • Alternativ dazu können die Einströmöffnungen beispielsweise nebeneinander angeordnet oder winklig gegeneinander versetzt sein. Damit kann eine breitere Strömungscharakteristik erzeugt werden, mit der weitere Teile der Prozesskammer mit einer größeren Gasvolumenbewegung erreicht werden können.
  • Bevorzugt ist der Abstand jeweils benachbarter Rohrleitungsabschnitte zwischen 10 mm und 100 mm, wobei einerseits ein genügend hoher Gasvolumenstrom erzeugt werden kann und gleichzeitig zwischen den Rohrleitungsabschnitten genügend Heizwärme durchstrahlen kann. Die Rohrleitungsabschnitte sind dazu beispielsweise parallel angeordnet.
  • Der Abstand der Rohrleitungsabschnitte zu den thermisch zu behandelnden Werkstücken beträgt vorzugsweise zwischen 20 mm und 50 mm.
  • Es ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, die Rohrleitungsabschnitte in ihrem Abstand voneinander und/oder von den zu behandelnden Werkstücken veränderbar anzuordnen. Dies kann beispielsweise über eine manuell oder motorisch betriebene Einstelleinrich tung erfolgen, die zudem in Abhängigkeit von Prozessparametern, wie beispielsweise Temperatur der Atmosphäre der Prozesskammer oder dergleichen, gesteuert oder geregelt werden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Realisierung ist es vorgesehen, die Rohrleitungsabschnitte um ihre Längsachse drehbar anzuordnen. Damit kann in einfacher Weise die Richtung des Volumenstroms eingestellt werden.
  • Der Abstand zwischen jeweils benachbarten Einströmöffnungen liegt vorzugsweise zwischen 5 mm und 100 mm.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Druckdifferenz zwischen der Prozesskammer und dem druckbeaufschlagten Fluid zwischen 1 bar und 50 bar beträgt. Damit können hohe Strömungsgeschwindigkeiten durch die Einströmöffnungen in die Prozesskammer erzeugt werden, die die Grundlage für einen hohen Verwirbelungsgrad, einen hohen effektiven Volumenstrom auf die zu behandelnden Werkstücke und damit einen hohen konvektiven Energieübertrag bilden. Dieser Druckbereich ermöglicht zudem eine hohe Einströmtiefe, sowie die Variation derselben.
  • Die Art der Heiz- oder Kühleinrichtung ist für das Wesen der Erfindung ohne Belang. Nach einem Ausführungsbeispiel weist jedoch die Heiz- oder Kühlvorrichtung mindestens ein Flächenheiz- oder Kühlelement auf, wobei die Rohrleitungsabschnitte zwischen dem Werkstück und dem Flächenheiz- bzw. Kühlelement angeordnet sind. Im einfachsten Fall kann dabei als Flächenheizelement auch ein Wandbereich der Prozess kammer dienen, der von außen entsprechend erwärmt wird oder ein Infrarotheizelement aufweist.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Heiz- oder Kühlvorrichtungen zumindest ein stab- oder röhrenförmiges Heiz- oder Kühlelement auf. Dies können im einfachsten Fall von Heißdampf, Heißwasser oder einem Kühlmedium durchströmte Rohre sein. Dabei können die Heiz- oder Kühlelemente zwischen den Rohrleitungsabschnitten, zwischen den Rohrleitungsabschnitten und den zu behandelnden Werkstücken oder zwischen den Rohrleitungsabschnitten und einer Wand der Prozesskammer angeordnet sein.
  • Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand lediglich bevorzugter Ausführungsformen darstellender Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Prozesskammer mit oben und unten angeordneten, nebeneinander liegenden Rohrleitungsabschnitten und Heiz- oder Kühlelementen;
  • 2 eine Prozesskammer mit oben und unten angeordneten, nebeneinander liegenden Rohleitungsabschnitten und Heiz- oder Kühlelementen mit einem variablen Abstand zur Transportebene;
  • 3 eine Prozesskammer mit oben und unten angeordneten, nebeneinander liegenden Rohrleitungsabschnitten und Heiz- oder Kühlelementen, wobei die Heizelemente mit einem Reflektorelement teilweise abgeschirmt sind;
  • 4 eine Prozesskammer mit einem Flächenheizelement in dem mehrere Einströmöffnungen vorgesehen sind;
  • 5 Schnitt durch einen Rohrleitungsabschnitt mit zwei Einströmöffnungen;
  • 6 Schnitt durch einen Rohrleitungsabschnitt mit einer Einströmöffnung;
  • 7 ein Modul mit einem Register aus Rohrleitungsabschnitten und einer Heiz- oder Kühleinrichtung;
  • 8 eine Schnittdarstellung der Anordnung von einem Register aus Rohleitungsabschnitten und Heiz- bzw. Kühlelementen des in 7 dargestellten Moduls;
  • 9 die Anordnung der Rohrleitungsabschnitte in Richtung der Durchlaufstrecke;
  • 10 die Anordnung der Rohrleitungsabschnitte orthogonal zur Richtung der Durchlaufstrecke; und
  • 11 die Anordnung mehrerer Rohrregister und Heiz- bzw. Kühlmodule entlang einer Durchlaufstrecke.
  • Die in 1 gezeigte Prozesskammer 1 wird mittig von einer Transporteinheit 2, die durch eine erste Kammeröffnung 3 in die Prozesskammer 1 eintritt, durchlaufen, bis die Transporteinheit 2 durch die zweite Kammeröffnung 4 aus der Prozesskammer austritt. In der Prozesskammer 1 sind jeweils oben und unten gegenüberliegend Rohrleitungsabschnitte 5 vorgesehen, aus denen eine Gasströmung 6 zur Kammerachse strömt. Neben einem Rohrleitungsabschnitt 5 ist abwechselnd jeweils ein Heizelement 7 vorgesehen, von dem eine Wärmestrahlung 8 ebenfalls zur Kammermitte strahlt, was mit dem gebogenen Vektor verdeutlicht ist. Diese abwechselnde Anordnung von Wärmestrahlungselementen 7 und Rohrleitungsabschnitten 5 erhöht die Effizienz des Wärmeübertrags auf ein Bauteil. Dieses wird mit der Transporteinheit 2 entlang der Durchlaufstrecke durch die Prozesskammer 1 transportiert und zusätzlich durch die Gasströmung 6 erwärmt, die durch Kontakt mit den Wärmestrahlungselementen 7 bzw. den von diesen aufgewärmten Oberflächen innerhalb der Prozesskammer erhitzt wurde.
  • 2 verdeutlicht die variable Anordnung der Heizelemente 7 und Einströmöffnungen 5 in Bezug zur Durchlaufstrecke der Transporteinheit 2. Dazu wird eine Prozesskammer 1 von einer Transporteinheit 2 von einer ersten Kammeröffnung 3 zu einer zweiten Kammeröffnung 4 bewegt, wobei in einem ersten Teil die Einströmöffnungen 5 und Heizelemente 7 in einer ersten Position 9 angeordnet sind, die näher an der Durchlaufstrecke liegt, und in einem weiteren Teil in einer zweiten Position 10, die relativ zur Durchlaufstrecke weiter auseinander liegt. Der seitliche Abstand der Heizelemente 7 und Rohrleitungsabschnitte 5 ist dabei ebenfalls als veränderbar verdeutlicht, indem der Abstand zweier Rohrleitungsabschnitte 5 eine erste Weite 11 und eine zweite Weite 12 aufweist.
  • Es zeigt 3 eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung der Wärmestrahlung 8. Dazu wird in einer Prozesskammer 1, die von einer Transporteinheit 2 von einer ersten Kammeröffnung 3 zu einer zweiten Kammeröffnung 4 durchlaufen wird, neben jedem Einlasselement 5 abwechselnd ein Heizelement 7 vorgesehen. Zudem sind Reflektorelemente 13 vorgesehen, die zwischen den Heizelementen 7 und der Durchlaufstrecke der Transporteinheit 2 liegen und so die von den Heizelementen 7 ausgehende Wärmestrahlung 8 zur Seite hin ablenken, wodurch ein höherer Anteil der Wärmestrahlung 8 direkt zu den Rohrleitungsabschnitten 5 und den darin angeordneten Einströmöffnungen gelangt. Die Gasströmung 6 kann dadurch effizient erwärmt werden und diese aufgenommene Wärmemenge zur Transporteinheit 2 und einem darauf liegenden Bauteil bewegen.
  • In 4 ist eine weitere Möglichkeit zur Erwärmung der Gasströmung 6 gezeigt, mit einer Variation der Strömung. Dazu ist an der Prozesskammer 1 parallel zur Richtung der Durchlaufstrecke der Transporteinheit 2 an den Wänden der Prozesskammer 1 ein Flächenheizelement 14 vorgesehen, welches flächig die Wärmestrahlung in die Prozesskammer 1 abstrahlt. Die Einströmöffnungen 5 sind vor dem Flächenheizelement 14 vorgesehen, um die von diesem abgegebene Wärmemenge zu der Transporteinheit 2 zu bewegen. Der aus den Rohrleitungsabschnitten 5 ausströmende Gasstrahl 6 ist in einen ersten Teilstrahl 15 und einen zweiten Teilstrahl 16 unterteilt, wodurch eine breitere Verteilung der Gasströmung und damit eine Vergrößerung des Volumenstromes ermöglicht wird.
  • Es zeigt 5 den Schnitt durch einen Rohrleitungsabschnitt 5 mit einer Einströmöffnung 18 und daneben angeordnet einer weiteren Einströmöffnung 19. Die Gasströmung wird dadurch in einen ersten Teilstrahl 15 und eine zweiten Teilstrahl 16 geteilt. Diese Ausführung eines geteilten Prozessgasstrahls ist beispielsweise auch in 4 angedeutet. Der Außendurchmesser 20 und der Innendurchmesser 21 stellen für den Rohrleitungsabschnitt eindeutige Kenngrößen dar, da damit bei einem fest eingestellten Gasdruck die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Strömungsform beeinflusst werden können.
  • 6 zeigt einen Schnitt durch einen Rohrleitungsabschnitt 5 mit nur einer Einströmöffnung 18, die nur einen ersten Teilstrahl 17 erzeugt. Dies ist insbesondere für lokal zu erzeugende Strömungen vorteilhaft.
  • Es zeigt 7 ein erfindungsgemäßes Modul, bei dem eine druckbeaufschlagte Fluidquelle 22 mit einem Rohrregister bestehend aus fünf Rohrleitungsabschnitten 5 verbunden ist. Aus jedem Rohrleitungsabschnitt 5 strömt ein gasförmiges Fluid. Weiterhin ist als Heizelement 7 eine Heizschlange gezeigt, die sich im Wesentlichen über die Fläche des Rohrregisters erstreckt. Die gezeigte druckbeaufschlagte Fluidquelle 22 ermöglicht in dem Modul eine gleichmäßige Verteilung des Gasdrucks in den verschiedenen Rohrleitungsabschnitten 5.
  • 8 zeigt einen Schnitt durch das in 7 gezeigte Modul, wobei aus den Rohrleitungsabschnitten 5 ein erster Teilstrahl 15 und ein zweiter Teilstrahl 16 strömt, die durch die von den Heizelementen 7 abgegebene Wärme aufgewärmt sind. Weiterhin sind Reflektorelemente 13 vorgesehen, die dafür sorgen, die Wärme effizient zu den Rohrleitungsabschnitten 5 zu bewegen.
  • Es zeigen 9 und 10 die Anordnung der Rohrleitungsabschnitte 5 bzgl. der Richtung der Durchlaufstrecke 23 der Transporteinheit 2. 9 zeigt dementsprechend die Anordnung der Rohrleitungsabschnitte 5 parallel zur Richtung der Durchlaufstrecke 23 der Transporteinheit 2. Entsprechend rechtwinklig ist die Anordnung der Einströmöffnungen 5 quer zur Richtung der Durchlaufstrecke 23 in 10 dargestellt.
  • 11 zeigt die Ausführung einer Lötvorrichtung mit mehreren nebeneinander angeordneten Heiz- bzw. Kühlmodulen, wie sie in 7 erläutert sind. Dazu ist eine Prozesskammer 1 aus acht Modulen aufgebaut, die jeweils ein Register aus Rohrleitungsabschnitten 5 und ein Heizelement 7 in Form einer Heizschlange aufweisen. Diese können über ein Anschlusselement 24 an eine druckbeaufschlagte Fluidquelle und über einen Anschluss 25 an eine Heizvorrichtung angeschlossen werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführung der Erfindung nicht auf die in den 1 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern auch eine Vielzahl von Varianten möglich ist. Insbesondere kann die Art und Anordnung der Heiz- und Kühlelemente sowie die Anordnung der Transporteinheit und die Geometrie der Prozesskammer von den dargestellten Vorrichtungen abweichen.
  • Die Erfindung liefert damit einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Effizienz des Wärmetransports in Lötvorrichtungen, indem neben der Wärmestrahlung die übertragene Wärmemenge durch die erwärmte Fluidströmung erhöht wird.
  • 1
    Prozesskammer
    2
    Transporteinheit
    3
    Erste Kammeröffnung
    4
    Zweite Kammeröffnung
    5
    Rohrleitungsabschnitt
    6
    Gasströmung
    7
    Heizelement
    8
    Wärmestrahlung
    9
    Erste Position
    10
    Zweite Position
    11
    Erste Weite
    12
    Zweite Weite
    13
    Reflektorelement
    14
    Flächenheizelement
    15
    Erster Teilstrahl
    16
    Zweiter Teilstrahl
    17
    Einfacher Strahl
    18
    Einströmöffnung
    19
    Weitere Einströmöffnung
    20
    Außendurchmesser
    21
    Innendurchmesser
    22
    Druckbeaufschlagte Fluidquelle
    23
    Transportrichtung
    24
    Anschluss an druckbeaufschlagte Fluidquelle
    25
    Anschluss an Heizvorrichtung

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Werkstücken, insbesondere mit elektrischen und elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatten oder dergleichen, mit einer Prozesskammer (1), in der mindestens eine eine Heiz- oder Kühlvorrichtung aufweisende Heiz- oder Kühlzone ausgebildet bzw. angeordnet ist, durch die die Werkstücke unter Aufheizung oder Abkühlung entlang einer Durchlaufstrecke transportiert werden, wobei ein druckbeaufschlagtes gasförmiges Fluid über Einströmöffnungen (18) in die Heiz- oder Kühlzone einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Einströmöffnungen (18) zwischen 0,5 und 0,01 mm beträgt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnungen (18) an mindestens einem Rohrleitungsabschnitt (5) angeordnet sind, der mit einer druckbeaufschlagten Fluidquelle (22) verbunden ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnungen (18) an mindestens einer Wand einer Hohlkammer angeordnet sind, die mit einer druckbeaufschlagten Fluidquelle (22) verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand Teil der Außenwand der Prozesskammer (1) ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Rohrleitungsabschnitten (5) in der Prozesskammer (1) angeordnet ist, die im Wesentlichen parallel zur Transportrichtung (23) der Werkstücke verlaufen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Rohrleitungsabschnitten (5) in der Prozesskammer (1) angeordnet ist, die im Wesentlichen quer oder winklig zur Transportrichtung (23) der Werkstücke verlaufen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnungen (18) an den Rohrleitungsabschnitten (5) linear hintereinander mit Abstand angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnungen (18) an den Rohrleitungsabschnitten (5) nebeneinander angeordnet oder winklig gegeneinander versetzt sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand jeweils benachbarter Rohrleitungsabschnitte (5) zwischen 10 und 100 mm beträgt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Rohrleitungsabschnitte (5) von den zu behandelnden Werkstücken zwischen 20 und 50 mm beträgt.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungsabschnitte (5) in ihrem Abstand voneinander und/oder von den zu behandelnden Werkstücken einstellbar sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungsabschnitte (5) um ihre Längsachse drehbar sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen jeweils benachbarten Einströmöffnungen (18) zwischen 5 und 100 mm beträgt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen der Prozesskammer (1) und dem druckbeaufschlagten Fluid (22) zwischen 1 und 50 bar beträgt.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- oder Kühlvorrichtung mindestens ein Flächenheiz- oder -kühlelement (14) aufweist, das auf der zu den behandelnden Werkstücken entgegengesetzten Seite der Rohrleitungsabschnitte (5) angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- oder Kühlvorrichtung mindestens ein stab- oder röhrenförmiges Heiz- oder Kühlelement (7) aufweist, das auf der zu den behandelnden Werkstücken entgegengesetzten Seite der Rohrleitungsabschnitte (5), zwischen den Rohrleitungsabschnitten (5) und den zu behandelnden Werkstücken oder zwischen benachbarten Rohrleitungsabschnitten (5) angeordnet ist.
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