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Saubere Lötanlagen durch Pyrolyse-Technik

Das effektive Residue Management System von Rehm steigert die Verfügbarkeit und verlängert die Wartungszyklen

Saubere Lötanlagen durch Pyrolyse-Technik

VisionXP+ Anlagen in der Produktionshalle

Wie bei vielen thermischen Prozessen entstehen auch beim Löten elektronischer Baugruppen Lötrauche, Aerosole und feste Partikel (Residues), die aus dem Prozesskreislauf entfernt werden müssen. Rehm Thermal Systems hat für das Reflow-Konvektionslöten mit der VisionXP+ ein effektives Residue Management etabliert. Die kontinuierliche Weiterentwicklung in Zusammenarbeit mit Kunden und die an mehr als 1000 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 und intensive Wartungs- und Instandhaltungsaufwendungen verbunden sind. Seit vielen Jahren ist die VisionX-Serie von Rehm Thermal Systems 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.

Stimmt die Chemie?
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.

Pyrolyse und Kaltkondensation – die perfekte Kombination
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.

Die Firma Rehm zählt als Spezialist im Bereich thermische Systemlösungen für die Elektronik- und Photovoltaikindustrie zu den Technologie- und Innovationsführern in der modernen und wirtschaftlichen Fertigung elektronischer Baugruppen. Als global agierender Hersteller von Reflow-Lötsystemen mit Konvektion, Kondensation oder Vakuum, Trocknungs- und Beschichtungsanlagen, Funktionstestsystemen, Equipment für die Metallisierung von Solarzellen sowie zahlreichen kundenspezifischen Sonderanlagen sind wir in allen relevanten Wachstumsmärkten vertreten und realisieren als Partner mit mehr als 25 Jahren Branchenerfahrung innovative Fertigungslösungen, die Standards setzen.

Kontakt
Rehm Thermal Systems
Anna-Katharina Peuker
Leinenstraße 7
89143 Blaubeuren
07344 9606 746
07344 9606 525
ak.peuker@rehm-group.com
http://www.rehm-group.com

English Press Releases

Clean soldering systems through pyrolysis technology

Rehm’s effective Residue Management System increases availability and extends maintenance cycles

Clean soldering systems through pyrolysis technology

VisionXP+ systems in the production hall

As with many thermal processes, soldering fumes, aerosols and solid particles (residues) that must be removed from the process cycle are also produced when soldering electronic assemblies. Rehm Thermal Systems has established effective residue management for reflow convection soldering with the VisionXP+. The continuous development in cooperation with customers as well as the experience gained with more than 1,000 installed systems proves that, by means of thermal pyrolysis, the process gas is reliably cleaned and the time spent on maintenance is reduced.

Without an effective residue deposition system, the concentration of the volatile organic compounds in the process gas atmosphere would steadily increase, which would entail a great potential for contamination as well as intensive maintenance and repair expenses. For many years now, Rehm Thermal Systems has been equipped with two proven residue management systems: pyrolysis in the pre-heating zone, and cold condensation and filtration in the cooling section. This means that all aggregate states of the residues – gaseous, liquid, crystalline and particulate – are removed from the process gas in an effective and energy-saving way.

„Our pyrolysis technology not only scores through its excellent cleaning performance. The heat energy generated for the cracking is subsequently fed back to the process circuit, so this solution is not only clean, but also efficient and sustainable. In addition, with an annual granulate change the pyrolysis is almost maintenance-free, which significantly reduces the downtime in production – an enormously important aspect for every electronics manufacturer,“ says Dr. Hans Bell, Head of Development and Technology at Rehm.

Is the chemistry right?
As early as 2003, Rehm, in cooperation with the renowned research institute ILK Dresden, started the initial investigations into the chemical composition of the soldering fumes and their efficient deposition. The results of this work show that the soldering fumes consist of a large number of chemical compounds that are not only composed of the substances of the electronic assemblies but are also formed by chemical reactions during soldering. The operating temperatures, residence times and granule types of the pyrolysis which were subsequently researched led to the realisation that the maximum temperature was particularly responsible for effective deposition of the residues. This operating temperature can also be reduced through the use of catalysts, such as specified granules. However, an excellent matching of the catalyst material to the soldering composition that is to be deposited is necessary for this purpose. Even small amounts of interfering elements, such as unknown components of the solder fume through a different type of conductor plate, can seriously interfere with the catalytic process. Based on the results of the chemical soldering fume composition, which varies greatly depending on the type of solder paste, component and conductor plate, not the catalytic process but rather the thermal pyrolysis with semi-active granules was further developed as a robust and reliable deposition process.

Diehl Controls is using the Rehm pyrolysis technology successfully. „Experience shows that the expenses for cleaning and maintenance were significantly reduced due to the much lower level of contamination. The pyrolysis no longer produces liquid residue, and the residuals accumulate in the granules and can be disposed of in an environmentally friendly manner. Thanks to effective residue management, the environmental impact is significantly lower, since the pollutants are bound and are not released into the discharged air,“ explains Herbert Ehinger, Production Manager at Diehl Controls in Wangen in the Allgäu region of Germany.

Pyrolysis and cold condensation – the perfect combination
With VisionXS and VisionXP+, the residue management functions by means of a combination of pyrolysis in the inlet and peak area as well as the cold condensation in the cooling section. In the case of pyrolysis, long-chain molecular compounds in the soldering fumes are broken (cracked) into short-chain molecules by means of thermal fission through heating (450 – 900 °C). After cracking, they are small enough to be deposited in the granules and removed from the process.

The principle of cold condensation has also proven itself in the reflow soldering technology for process gas purification. It is used in all systems of the VisionX series – in addition to pyrolysis technology, such as in the case of the VisionXP+, or the complete residue management of the VisionXC. This deposition principle is particularly energy-neutral in the area of the cooling path. The process gas is passed through a two- or three-stage cooler filter system so that the residues can condense at the cooler and particles and droplets settle in the filter. The purified gas is then fed back into the process.

This effective residue management system with two operating mechanisms cleans the process gas safely and reliably. This yields the best quality soldering results, minimum downtime and a long lifespan for the Rehm systems.

As a specialist in the field of thermal system solutions for the electronics and photovoltaics industries, Rehm is a technology and innovation leader in the modern and economical production of electronic modules. As a globally operating manufacturer of reflow soldering systems with convection, condensation or vacuum, drying and coating systems, functional test systems, equipment for the metallisation of solar cells as well as numerous customer-specific special systems, we are represented in all relevant growth markets and, as a partner with more than 25 years of industry experience, we implement innovative manufacturing solutions that set standards.

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Rehm Thermal Systems
Anna-Katharina Peuker
Leinenstraße 7
89143 Blaubeuren
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ak.peuker@rehm-group.com
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