Höhere Verfügbarkeit und verlängerte Wartungszyklen

Die kontinuierliche Weiterentwicklung in Zusammenarbeit mit Kunden und die an mehr als 1.000 installierten Anlagen gewonnenen Erfahrungen belegen, dass mittels thermischer Pyrolyse das Prozessgas zuverlässig gereinigt und der Wartungsaufwand verringert wird.

Ohne wirkungsvolles Residue-Abscheidesystem würde sich die Konzentration der flüchtigen, organischen Verbindungen in der Prozessgasatmosphäre stetig erhöhen, womit ein großes Verschmutzungspotential undintensive Wartungs- und Instandhaltungsaufwendungen verbunden sind. Seit vielen Jahren ist die VisionX-Serie des Unternehmens mit zwei bewährten Residue Management Systemen ausgestattet: die Pyrolyse in der Vorheizzone sowie die Kaltkondensation und Filterung in der Kühlstrecke. Damit werden alle Aggregatzustände der Residues – gasförmige, flüssige, kristalline und Partikel – effektiv und energieschonend aus dem Prozessgas entfernt.

„Unsere Pyrolyse-Technik punktet nicht nur durch die hervorragende Reinigungsleistung. Die für das Cracken aufgebrachte Wärmeenergie wird dem Prozesskreislauf anschließend wieder zugeführt, sodass diese Lösung nicht nur sauber, sondern auch effizient und nachhaltig ist. Außerdem ist die Pyrolyse mit einem jährlichen Granulatwechsel nahezu wartungsfrei wodurch die Stillstandzeiten in der Produktion deutlich reduziert werden – ein enorm wichtiger Aspekt für jeden Elektronikfertiger“, sagt Dr. Hans Bell, Abteilungsleiter Entwicklung und Technologie bei Rehm.

Bereits im Jahr 2003 hat Rehm in Kooperation mit dem renommierten Forschungsinstitut ILK Dresden die ersten Untersuchungen zur chemischen Zusammensetzung des Lötrauchs und dessen effizienter Abscheidung gestartet. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass sich der Lötrauch aus einer Vielzahl von chemischen Verbindungen zusammensetzt, welche nicht nur aus den Substanzen der elektronischen Baugruppen bestehen, sondern auch durch chemische Reaktionen beim Löten neu gebildet werden. Die daraufhin untersuchten Arbeitstemperaturen, Verweilzeiten und Granulat-Typen der Pyrolyse führten zu der Erkenntnis, dass insbesondere die maximale Temperatur für eine effektive Abscheidung der Residues verantwortlich ist. Diese Arbeitstemperatur lässt sich auch durch die Anwendung von Katalysatoren, wie z.B. spezifiziertes Granulat, reduzieren. Jedoch ist hierfür eine sehr gute Abstimmung des Katalysator-Materials auf die abzuscheidende Lötrauchzusammensetzung notwendig. Bereits geringe Mengen an störenden Elementen, beispielsweise unbekannte Bestandteile des Lötrauchs durch einen anderen Leiterplatten-Typ, können den katalytischen Prozess erheblich stören. Basierend auf den Ergebnissen zur chemischen Lotrauchzusammensetzung, die je nach Lotpasten-, Komponenten- und Leiterplattentyp stark variiert, wurde daher nicht der katalytische Prozess, sondern die thermische Pyrolyse mit semiaktivem Granulat als ein robustes und zuverlässiges Abscheideverfahren weiterentwickelt.

Diehl Controls hat die Rehm Pyrolyse-Technik erfolgreich im Einsatz. „Den Erfahrungen nach wurde der Aufwand für Reinigung und Wartung durch eine viel geringere Verschmutzung deutlich minimiert. Durch die Pyrolyse entsteht kein flüssiges Residue mehr, die Rückstände sammeln sich im Granulat und können umweltschonend entsorgt werden. Durch das effektive Residue Management ist die Belastung für die Umwelt deutlich geringer, da die Schadstoffe gebunden werden und nicht in die Abluft gelangen“, sagt Herbert Ehinger, Production Manager bei Diehl Controls in Wangen im Allgäu.

Bei der VisionXS und VisionXP+ funktioniert das Residue Management über eine Kombination aus Pyrolyse im Einlauf- und Peakbereich sowie der Kaltkondensation in der Kühlstrecke. Bei der Pyrolyse werden langkettige Molekülverbindungen im Lötrauch mittels thermischer Spaltung durch Erhitzen (450 – 900 °C) in kurzkettige Moleküle gebrochen (gecrackt). Nach dem Cracken sind sie klein genug, um im Granulat angelagert und aus dem Prozess beseitigt zu werden.

Auch das Prinzip der Kaltkondensation hat sich in der Reflowlöttechnologie für die Prozessgasreinigung bewährt. Es kommt in allen Anlagen der VisionX-Serie zum Einsatz – ergänzend zur Pyrolyse-Technik, wie bei der VisionXP+ oder für das komplette Residue Management bei der VisionXC. Insbesondere im Bereich der Kühlstrecke ist dieses Abscheideprinzip energieneutral. Das Prozessgas wird durch ein zwei- oder dreistufiges Kühler-Filter-System geschleust, sodass die Residues am Kühler kondensieren können und sich Partikel und Tröpfchen im Filter ablagern. Das gereinigte Gas wird dem Prozess anschließend wieder zugeführt.

Dieses effektive Residue Management System mit zwei Wirkmechanismen reinigt das Prozessgas sicher und zuverlässig. Das sorgt für beste Qualität der Lötergebnisse, minimale Stillstandzeiten und ein langes Leben der Rehm-Anlagen.