13 und ein Argument f¸r stabile L–tprozesse

Ob die Anforderungen der ISO 14001 oder eindeutige arbeitschutzrechtliche Regelungen zu betrachten sind, der Umgang mit der Abluft aus L–t- und W”rmeprozessen hat sich in der Elektronikindustrie zu einem zunehmend komplexeren Problem entwickelt.

Der IST-Stand zeigt, daþ aufwendige zentrale Abluftsysteme mit langen Verrohrungswegen installiert wurde, um einerseits die W”rme, andererseits die verunreinigte Abluft aus der steigenden Anzahl von L–tanlagen aus dem Fertigungsbereich zu transportieren.

Hieraus ergeben sich beispielhaft folgende Frage- bzw. Problemstellungen:

Bevor eine alternative L–sung dargestellt wird, einige grunds”tzliche Informationen und Betrachtungen rund um das Thema: Abluft

Die Abluft aus L–t- und W”rmeprozessen, die Reinigung dieser Abluft von sch”dlichen (teilweise toxischen) Bestandteilen und die enorme W”rmebelastung in den Fertigungsbereichen stellen komplexe Abh”ngigkeiten dar.

Konstruktive Maþnahmen der Ofenhersteller haben dazu gef¸hrt, das die Strahlungsw”rme von Maschinenteilen minimiert wurde. Aufgrund fertigungstechnologischer Anforderungen oder notwendigen Taktzeiten wirken dem l”ngere (und/oder eine h–here Anzahl) Heizzonen je L–tanlage entgegen und lassen die Temperatur im Fertigungsbereich ansteigen. Aufwendige Temperierungen oder Klimatisierungen sind die Folge.

Doch nicht nur in den L–t- und W”rmeprozessen denen bei dem Aufbau elektronischer Baugruppen eine qualit”tsentscheidende Rolle zuf”llt, stellen sich Abluftreinigungs- und W”rmeprobleme ein.

Zus”tzlich sind die Prozeþschritte

unter den beiden genannten Aspekten zu betrachten. Es handelt sich hier um Prozesse in denen mit umweltsch”digenden Substanzen umgegangen wird bzw. toxische Zersetzungsprodukte (beim Laserl–ten) erzeugt werden. So werden die unterschiedlichsten Reinigungsmedien eingesetzt, die z.B. durch Spr¸hauftrag ein Gemisch entstehen lassen, was sich innerhalb der jeweiligen Anlage verteilt bzw. auf Oberfl”chen niederschl”gt. Beispielsweise enthalten Lotpasten fl¸chtige Substanzen, die den Maschinenbediener belasten k–nnen. Zus”tzlich erzeugt die ÑElektronik", die Vielzahl der Motorantriebe, Steuerungen etc. innerhalb der Anlagen soviel W”rme, daþ dies Einfluþ auf die Prozeþqualit”t und -stabilit”t haben kann.

Nun stellt sich die Frage nach der alternativen L–sung, die nur dezentrale Abluftkontrolle und W”rmereduzierung heiþen kann. Abluftkontrolle bedeutet die Reinigung der Abluft bezogen auf die jeweilige Applikation, bei gleichzeitig konstanten Prozeþverh”ltnissen.

Abluftkontrolle

Die Reinigung der Abluft durch ein mehrstufiges Filtersystem ist unabdingbare Voraussetzung, um die gereinigte Abluft zur¸ck in den Arbeitsbereich abgeben zu k–nnen. Untersuchungen an Universit”ten haben ergeben, daþ die kleinste Partikelgr–þe die bei L–t- und W”rmeprozessen in der Elektronikindustrie ermittelt wurde, 0,5 µm betr”gt.

Um eine optimale Reinigung der Abluft zu erzielen, werden vor dem mehrstufigen Filtersystem die physikalischen Bedingungen von Geschwindigkeit und Schwerkraft genutzt, dem sogenannten ÑReverse Flow".

Das bedeutet, der Abluftstrom aus der L–tanlage wird innerhalb des Abluftreinigungssystems in einen 90 ƒ Winkel gebracht und anschlieþend senkrecht von Unten nach Oben durch das mehrstufige Filtersystem geleitet. Diese Ÿnderung des Luftstromes bewirkt, daþ Ñschwere" Bestandteile in der Abluft diesem Weg aufgrund der waagerechten Beschleunigung nicht folgen k–nnen. Sie behalten ihre Beschleunigungsrichtung bei und fallen aufgrund ihres Gewichtes nach unten. Bestandteile der verunreinigten Abluft , z.B. Metallpartikel mit einer Gr–þe > 2 µm werden durch diese Prinzip aus dem Luftstrom entfernt und gelangen nicht in das eigentliche Filtersystem, was zu einer deutlich l”ngeren Filterlebensdauer f¸hrt.

Das mehrstufige Filtersystem, bestehend aus Vorfilter, modifiziertem (sprich: patentiertem) und nicht reiþbarem HEPA-Filter und einem zweistufigen chemischen Filter, reinigt die Abluft von Gasen, D”mpfen und Partikel (minimalste Partikelgr–þe: 0,3 µm) zuverl”ssig.

Neben den Eigenschaften des Filtersystems sind konstante Str–mungs- und Druckverh”ltnisse innerhalb des Abluftreinigungssystems von wesentlicher Bedeutung, um dem Anspruch eines stabilen L–tprozesses, ¸ber die gesamte Lebensdauer des Filters, gerecht zu werden.

Durch eine entsprechende Mikroprozessorsteuerung wird der Luftstrom absolut konstant gehalten. Da im Laufe der Zeit und steigender Nutzung der Vorfilter langsam verschmutzt, erh–ht sich der Widerstand in bezug auf die notwendige Abluftleistung. Wird der Vorfilter gereinigt bzw. erneuert, paþt sich die Leistung der Vakuumpumpe den ge”nderten Verh”ltnissen (reduzierter Widerstand) automatisch an.

W”rmereduzierung

Wie erw”hnt, werden in den L–t- und W”rmeprozessen groþe Mengen von warmer Luft erzeugt, die durch die Steuerungen und Regelungen der unterschiedlichsten Anlagen weiter erh–ht wird. Zur Reduzierung dieser W”rmebelastungen stehen L–sungen zur Verf¸gung, die es erm–glichen, die aus dem Aubluftreinigungssystem austretende Luft auf Temperaturen im Bereich von 20 - 25 ƒC zu reduzieren.

In einem temperierten Fertigungsbereich stehen jeweils drei Reflow- und Wellenl–tanlagen mit einem Abluftbedarf von 18 - 21.000m„/h, was betr”chtliche Luftbewegungen (u.U. mit St”uben belastet) bewirkt. Diese Luftmenge wird der ”uþeren Umgebung entnommen, temperiert und dem Fertigungsbereich zugeleitet, um anschlieþend in den L–tanlagen erhitzt zu werden und wieder an die ”uþere Umgebung abzuleiten.

Diese Negativbilanz kann mit Einsatz oben beschriebener Systeme ver”ndert werden, wenn die gereinigte und gek¸hlte Abluft wieder dem Fertigungsbereich zugef¸hrt werden kann. Zus”tzlich reduziert sich die Strahlungsw”rme des zentralen Abluftsystems um durchschnittlich 70 %, da nur k¸rzeste Rohrverbindungen von der jeweiligen L–tanlage bis zum Abluftreinigungssystem notwendig sind.

Die Maschinenentwicklung kann sogar soweit gehen, wie mit einzelnen L–tanlagenherstellern bereits entwickelt, daþ ein Abluftreinigungssystem in die L–tanlage integriert wird. Es muþ an dieser Stelle erw”hnt werden, daþ durch die Abluftreinigung die, in den jeweiligen L–tanlagen integrierten Fluþmittelmanagementsysteme, entlastet werden, da groþvolumige Filter auch fluþmittelartige Substanzen sicher aus der Abluft entfernen.

13 + ein Argument

Automatische Abluftkontrolle und W”rmereduzierung beleuchten nur zwei Aspekte, die f¸r die dezentrale Abluftreinigung sprechen. Welche Einfl¸sse und Kriterien sind maþgebend?