真空共晶爐原理(lǐ)，這(zhè)一篇文章(zhāng)就講清楚了(le)

真空共晶爐(vacuum soldering system)是一種針對(duì)高(gāo)端産品的(de)工藝焊接爐，例如激光(guāng)器件、航空航天，電動汽車等行業，和(hé)傳統鏈式爐相比，具有較大(dà)的(de)技術優勢。真空共晶爐系統主要構成包括：真空系統，還(hái)原氣氛系統，加熱(rè)/冷(lěng)卻系統，氣體流量控制系統，安全系統，控制系統等。

産品原理(lǐ)

真空焊接系統相對(duì)于傳統的(de)回流焊系統，主要使用(yòng)真空在錫膏/焊片在液相線以上幫助空洞排出，從而降低空洞率。因爲真空系統的(de)存在，可(kě)以将空氣氣氛變成氮氣氣氛，減少氧化(huà)。同時(shí)真空的(de)存在也(yě)使得(de)增加還(hái)原性氣氛可(kě)能性。

真空去除空洞

在大(dà)氣環境下(xià)，液态狀态下(xià)的(de)錫膏/焊片中的(de)空氣氣泡/助焊劑形成的(de)氣泡也(yě)處于大(dà)氣氣壓下(xià)。當外界變爲真空環境，兩者之間的(de)氣壓差可(kě)以讓在液态錫膏/焊片中的(de)氣泡體積增大(dà)，與相鄰的(de)氣泡合并，從而最後到達表面排出。随後氣壓恢複，殘留其中的(de)剩餘氣泡會變小繼續殘留在體系中。

從工業生産的(de)角度而言，有以下(xià)幾點需要指出：

絕對(duì)的(de)高(gāo)真空（某些廠家宣稱的(de)10 -n mbar）理(lǐ)論上來(lái)說确實可(kě)以更大(dà)程度地減少空洞率，因爲壓力差是氣泡排出的(de)驅動力。然後抽高(gāo)真空需要極長(cháng)的(de)時(shí)間，在實際生産中需要考慮。另外高(gāo)于液相線的(de)時(shí)間也(yě)需要考慮。而且事實由于生産腔體的(de)材料表面不是完全平整，會吸附一些氣體和(hé)液相物(wù)質，達到絕對(duì)的(de)高(gāo)真空從某種程度上來(lái)說是理(lǐ)論可(kě)能。絕對(duì)的(de)0%空洞率不可(kě)能達到，在生産中無法保證完全去除每一個(gè)氣泡。一般來(lái)說所謂低空洞率的(de)要求是總空洞率<3%，最大(dà)空洞<1%。氮氣氣氛

真空系統的(de)加入可(kě)以讓腔體在抽真空之後加入氮氣氣氛，在傳統的(de)回流焊之中也(yě)有涉及。但是需要指出以下(xià)幾點：

氮氣的(de)加入是排出空氣中的(de)O2，防止氧化(huà)，在回流爐的(de)開放環境中，并不能完全排出O2的(de)可(kě)能性。行業認爲需要将O2降至100ppm以下(xià)可(kě)以保證無氧化(huà)的(de)可(kě)能。因此封閉體系是應用(yòng)N2環境相對(duì)于合适的(de)體系。金屬的(de)氧化(huà)，除了(le)有O2的(de)存在，溫度也(yě)極爲重要。所以在應用(yòng)氮氣保護之時(shí)，應當保證器件溫度降至一定溫度下(xià)，才能開放體系，與O2接觸。比如，對(duì)于DCB的(de)焊接，應當保證Cu表面溫度升至50C以上以及焊接後表面溫度下(xià)降至50C之前保證在N2環境下(xià)才能避免氧化(huà)。還(hái)原性氣氛HCOOH 甲酸和(hé)N2H2 合成氣

在錫膏的(de)使用(yòng)中，由于助焊劑的(de)存在，實際上不需要還(hái)原性氣氛。真空步驟可(kě)以降低空洞率。但是考慮到助焊劑殘留/清洗成本等，有些廠家會選擇使用(yòng)無助焊劑的(de)焊片。這(zhè)時(shí)需要還(hái)原性氣氛的(de)使用(yòng)。還(hái)原性氣氛可(kě)以增加焊片的(de)濕潤性，從而從另外一個(gè)角度降低空洞率。對(duì)于常見的(de)還(hái)原性氣氛HCOOH甲酸和(hé)N2H2合成氣，需要指出以下(xià)幾點：

兩者的(de)作用(yòng)原理(lǐ)都是和(hé)金屬氧化(huà)物(wù)反應，還(hái)原至純金屬，以便下(xià)一步的(de)液化(huà)。HCOOH甲酸和(hé)金屬氧化(huà)物(wù)的(de)反應溫度低于200C，形成甲酸金屬鹽和(hé)水(shuǐ)，在200C以上甲酸金屬鹽分(fēn)解成金屬和(hé)H2O CO2，因此HCOOH甲酸适合低熔點的(de)合金體系H2的(de)還(hái)原反應需要在高(gāo)溫（250C）環境下(xià)進行，因此不适合低熔點的(de)合金體系。其他(tā)

真空共晶爐的(de)主要原理(lǐ)就是利用(yòng)真空去除空洞，氮氣氣氛和(hé)還(hái)原性氣氛是附加條件，客戶應當根據自己的(de)産品要求和(hé)經濟水(shuǐ)平進行選擇。

現在存在的(de)真空系統，主要分(fēn)爲

傳統回流焊+真空模塊：優點是理(lǐ)論來(lái)說可(kě)以在現有的(de)回流焊産線中進行改進，缺點是除真空體系的(de)模塊外其他(tā)部分(fēn)不能完全防止氧化(huà)。單一真空模塊配合加熱(rè)冷(lěng)卻裝置：優點是可(kě)以保證真空環境和(hé)氮氣氣氛，缺點是加熱(rè)冷(lěng)卻由同一加熱(rè)、冷(lěng)卻闆完成，使用(yòng)壽命短多(duō)真空模塊，單一模塊隻負責加熱(rè)，焊接，冷(lěng)卻步驟：優點是可(kě)以保證真空環境和(hé)氮氣氣氛，不同模塊負責不同的(de)溫區(qū)，和(hé)傳統回流焊多(duō)腔體焊爐類似，從而更大(dà)限度保證産出效率和(hé)質量，缺點是價格較高(gāo)。在線式真空共晶爐：這(zhè)是實現在氮氣環境下(xià)預熱(rè)，然後在真空環境下(xià)共晶焊接。設備采用(yòng)闆式加熱(rè)，加熱(rè)效率高(gāo)、氮氣消耗量很低、氧氣含量可(kě)以控制到10PPM。非常适合更高(gāo)質量産品的(de)焊接。

國内真空共晶爐生産廠家不多(duō)。目前北(běi)京中科同志科技做(zuò)得(de)不錯，和(hé)進口設備差距不大(dà)。很多(duō)上市公司使用(yòng)他(tā)們的(de)真空共晶爐，市場(chǎng)整體反饋不錯。還(hái)獲得(de)過國家火炬計劃産業化(huà)示範項目。