Die Schutzbeschichtung von Elektronikbaugruppen wird auch weiterhin meist mit flüssigen Lacken erfolgen. Nach dem Lackauftrag ist eine Wärmebehandlung dieser Schicht erforderlich – unabhängig davon, ob die Lacke verdünnt mit organischen Lösemitteln, wasserverdünnt oder kombiniert wasserverdünnt-lösemittelhaltig sind. Autor: Peter A. Knödel
Die Wärmebehandlung der Lackschicht bei der Schutzbeschichtung von elektronischen Baugruppen wird mittels Heißluft oder Heißluft plus Infrarotstrahlung durchgeführt. Bei der Aushärtung eines UV-Lackes wird ein Konvektionsstrom nicht für die Wärmeübertragung benötigt, sondern als Spülung zum Abführen von Gasen, die bei der Vernetzungsreaktion entstehen. Für alle Lacke, deren Schichtbildung durch Austreiben des Verdünners erfolgt ist Wärmeübertragung konvektiv durch Heißluft ein Muss und zusätzliche Infrarotstrahlung eine Option – ein Muss, weil der Trocknungsvorgang ein Transport-Phänomen ist und Luft das notwendige und günstige Transportmedium. Für zusätzliche Infrarotstrahlung kommen Flächen- oder Linienstrahler, langwellig oder mittel-wellig, zum Einsatz. Dass für diesen Trocknungsvorgang die „technische Lüftung“ nicht ausgeschlossen werden kann, ist in den gesetzlichen Vorschriften zur Auslegung von Trocknungsanlagen verankert.
GTL Knödel bietet mit dem bewährten Wärmebehandlungssystem Entuca das kombinierte Wärmeübertragungssystem Irkon (Bild 1). Dabei stehen Standard-Anlagenmodule mit 2 000 mm Prozesslänge für verschiedene Arbeitsbreiten zur Verfügung, dazu Systeme zur Wärmeübertragung durch konvektive Düsenbelüftung plus langwellige Flächenstrahler oder mittelwellige Linienstrahler. Der Anteil der Strahlung am gesamten Wärmeübertragungssystem ist wählbar.
Als Flächenstrahler werden Metall- oder Keramikstrahler für den Temperaturbereich 100 bis 250 °C eingesetzt. Die entsprechenden Wellenlängen liegen bei 7,6 bis 5,5 µm. Linienstrahler werden mit Temperaturen von 400 bis 800 °C gefahren. Sie liegen mit 4,2 bis 2,6 µm im mittelwelligen Strahlungsbereich. Auf das Absorptionsverhalten der typischen Lackharze und Verdünner gegenüber bestimmten Wellenlängen wird hier nicht eingegangen. Es ist jedoch bekannt und kann bei der Strahlerauswahl berücksichtigt werden.
Für das Anlagensystem Knödel Entuca Irkon stehen etwa 10 verschiedene Fördereinrichtungen für die Arbeitsbreiten zwischen 200 und 480 mm zur Verfügung.
Temperaturprofil reproduzieren
Bild 2 zeigt, wie das vorgegeben Temperaturprofil bei einer typischen Anlage, mit der Schutzlacke auf Basis organischer Lösemittel getrocknet und ausgehärtet werden, durch Variation des Irkon-Systems reproduziert werden kann.
Zu Wärmeübertragung in den 2 000 mm-Modulen wurden hier langwellige Metall-Flächenstrahler gewählt. Die eingesetzte Belüftung verhindert die Bildung von stehenden Verdünnerdampfschichten. Der Trocknungsvorgang besteht dadurch nur in der dünnen Grenzschicht über der Lackfläche aus Diffusion, darüber liegt die sehr viel effizientere Schicht der Heißluftkonvektion.
Bei optimaler Einstellung von Zuluft- und Strahlertemperatur erhält man ein Temperaturprofil t = f (z) wie in Bild 2 gezeigt.
Schlussbemerkung
Die beschriebenen Anlagenmodule eignen sich natürlich auch für andere Wärmebehandlungen von Elektronikbaugruppen wie z. B. zur Gelierung und Aushärtung von Vergussmassen. Dafür ist lediglich die Ausführung der Abluftanlage einfacher gestaltet. Denn auch aus Vergussmassen werden brennbare Volatile frei, jedoch in sehr geringen Mengen. Der Einsatz von mehr IR-Strahlung ist von Vorteil, wenn flächige schwarze Vergussmassen zu behandeln sind. Er ist weniger vorteilhaft für große Gehäuseflächen aus Leichtmetallguss.
Für einen Bedarfsfall wird dann die Anlage gemäß Pflichtenheft aus Standard-Modulen nach Arbeitsbreite, Durchsatz – d. h. Anzahl der Module – und Prozess zusammengestellt. Für den Prozess werden dann konvektive Belüftung und passende IR-Strahlung gewählt. So kann die universelle Modultechnik an die verschiedensten Bedarfsfälle angepasst werden.
Peter A. Knödel,
(hb)
