High vacuum brazing and high vacuum soldering

Vakuové letování a pájení je technika tepelného zpracování pro výrobu mnoha elektronických součástek jako jsou například zařízení používaná v satelitech nebo letadlech, která musí odolávat náročným podmínkám jako je například vakuum nebo extrémně vysoké teploty. K výrobě spolehlivých elektronických komponentů je zapotřebí spojení mezi rozdílnými materiály.

Spojení různorodých materiálů vakuovým letováním a pájením

Toto spojení může být kov na kov, nebo dokonce izolátor na kov. Tento spoj musí být pevný s vysokou teplotní odolností a vhodný pro použití ve vakuu, tavení plynem je neakceptovatelné. Účelem tavidla materiálu je odstranění zbývajících oxidů a snížení povrchového napětí za účelem podpory smáčení povrchů rozdílných materiálů.  Nicméně, pokud je tavidlo vystaveno vakuu nebo vysoké teplotě prostředí, účinky tavidla na elektronické součástky jsou škodlivé. Tavidlo, které obsahuje kyselinu a soli, se mění v plynnou fázi v důsledku vysokého tlaku páry.  

Výsledná kondenzace tavidla na izolátorech může produkovat vodivé cesty způsobující svodový proud. Tento proces zničí drahé komponenty. Bohužel, nejaktivnější (a tudíž korozivní) tavidla také tvoří nejsilnější spojení. Některé vlastnosti materiálů, jako je například odolnost ve vakuu, není možné získat při výrobě za běžných atmosférických podmínek. Další problém s běžnou atmosférou je to, že nečistoty obsažené v plynu jsou vždy vloženy do spojovací plochy. Řešením tohoto problému je letování a pájení ve vysokém vakuu. Pro proces spojení dvou rozdílných materiálů je zapotřebí třetího kovového materiálu, tzv. pájedla. Přesný rozdíl mezi letováním a pájením je jen ten, že v případě letování (vratný proces) je převládající adheze-přilnavost, zatímco pájení (nevratný proces se materiály difundují (prolnou), což vede k mnohem silnějšímu spojení. Celý proces probíhá ve vysokém vakuu (HV), nebo i ultra vysokému vakuu (UHV). Toto prostředí zabrání oxidaci a umožňuje využití letování netekoucího materiálu. Musí být splněny požadavky na komponenty používané ve vakuu.

Letování a pájení ve vakuu

K výrobě komponentů, které musí odolávat extrémním podmínkám, je zapotřebí pece se speciálními vlastnostmi. Pec musí být zcela uzavřená a utěsněná, aby mohlo být použito tepelné zpracování ve vakuu. V závislosti na materiálu a jeho letování musí být teplota nastavitelná až do přibližně 1200°C s vynikající teplotní homogenitou a stabilitou v celém vzorku. Záznam dat je dalším důležitým faktorem: například rozdílné materiály musí mít určitou teplotu předtím, než se plnivo změní na kapalinu. Z tohoto důvodu by pec měla umožnit kontrolovatelný a reprodukovatelný záznam dat.

Všechny tyto požadavky splňují kapotované pece CARBOLITE GERO - HBO, kovové pece na bázi wolframu nebo molybdenu pro použití vakua (HV nebo UHV). V závislosti na zákazníkově požadavku na vakuum může být netěsnost pece snížena (až < 10-3 mbar l/s) a může být vybavena vysoce vakuovým čerpacím systémem.

Ve vakuu je přenos tepla možný pouze sáláním (Planckův zákon o záření), které poskytuje nejlepší teplotní homogenitu, tj. teplotní gradient v zahřívané zóně ± 3 °C.

Tyristorově řízené napájení topných zón uvnitř HBO poskytuje vynikající teplotní stabilitu, tj. derivace v závislosti na čase je menší než ± 1 °C. Aby bylo dosaženo jasného spojení rozhraní bez jakéhokoliv narušení, je samozřejmostí bezvibrační ovládání.