Вакуумная пайка: технология прецизионных соединений в микроскопическом мире

Вакуумная пайка — это процесс соединения, выполняемый в вакууме. Основной принцип заключается в использовании присадочного металла (т.е. припоя) с более низкой температурой плавления, чем у основного материала, и нагревании его до температуры выше температуры плавления припоя и ниже температуры плавления основного материала в вакуумной среде. и смачиваем поверхность основного материала жидким припоем, распространяясь и капиллярно растекаясь, заполняя зазор стыка и диффундируя с основным материалом для достижения соединения.
Пайка в вакууме имеет много преимуществ. Во-первых, вакуум может эффективно предотвратить окисление основного материала и припоя в процессе нагрева, поскольку кислород является одним из основных факторов, приводящих к окислению металла. Во-вторых, вакуумная среда способствует лучшему растеканию припоя и смачиванию основного материала, в результате чего образуется высококачественное и высокопрочное соединение.
Сценарии применения вакуумной пайки мелких деталей
1. Электронная промышленность
В производстве полупроводников технология вакуумной пайки часто используется для соединения крошечных выводов микросхем и подложек корпусов. Например, для некоторых мощных высокочастотных чипов штырьки должны быть точно соединены с теплоотводящей подложкой, чтобы обеспечить хорошую теплопроводность и электрическое соединение. Вакуумная пайка может обеспечить такое точное соединение, не повреждая структуру чипа. Вакуумная пайка также используется в некоторых мелких металлических деталях мобильных телефонов и других электронных устройств, например, в соединении между металлическим кронштейном и креплением объектива в модуле камеры. Такой метод соединения обеспечивает прочность и устойчивость соединения металлических деталей, делая при этом мобильный телефон легче и тоньше.
2. Область медицинских приборов
Соединения между крошечными металлическими деталями внутри некоторых миниатюрных медицинских приборов, таких как кардиостимуляторы. Кардиостимуляторы должны интегрировать различные электронные компоненты и металлические соединительные структуры в очень маленьком пространстве. Вакуумная пайка может удовлетворить требованиям надежности соединения и биосовместимости. Для крошечных прецизионных компонентов хирургических инструментов, таких как металлические соединители офтальмологических хирургических инструментов, требуется высокоточная технология соединения для обеспечения производительности и срока службы инструментов. Вакуумная пайка является идеальным выбором.
3. Аэрокосмическая промышленность
Связи между некоторыми крошечными датчиками и элементами управления в авиационных двигателях. Эти компоненты работают в жестких условиях и предъявляют высокие требования к надежности соединения и стойкости к высоким температурам. Вакуумная пайка может обеспечить стабильное соединение металлических деталей в условиях высоких температур и высокого давления. Некоторые крошечные металлические конструкции на спутниках, такие как микросоединения в сетях питания антенн, требуют высокоточной и высоконадежной технологии соединения, и вакуумная пайка может удовлетворить этим требованиям.

Обычные припои, используемые при вакуумной пайке
1. Припой на основе серебра
Припой на основе серебра широко используется в микропайке. Обладает хорошей смачиваемостью и текучестью, что позволяет производить пайку при более низких температурах. Например, припой BAg-1 (Ag-25Cu-2Zn) имеет температуру плавления от 700 до 800°C и подходит для пайки меди, медных сплавов, никеля, никелевых сплавов и других металлов. Он широко используется в электронике и электротехническая промышленность. К преимуществам припоя на основе серебра также относится его хорошая электро- и теплопроводность, что делает его превосходным для пайки мелких деталей, к которым предъявляются высокие требования по электрическим и термическим свойствам.
2. Припой на основе меди
Припои на основе меди, такие как BCu-1 (чистая медь) и BCu-2 (Cu-0.8P), обладают такими характеристиками, как низкая стоимость и высокая прочность. BCu-1 имеет температуру плавления около 1083°C и обычно используется для пайки металлических материалов, таких как сталь. При производстве некоторых мелких деталей, требующих минимальной стоимости, хорошим выбором является припой на основе меди. Однако температура пайки припоем на основе меди относительно высока, и при пайке некоторых мелких деталей, чувствительных к температуре, необходимо тщательно контролировать параметры процесса.
3. Припой на основе золота
Припой на основе золота обладает превосходной стойкостью к окислению, коррозионной стойкостью и хорошей смачиваемостью. Например, припой BAu-4 (Au-18Ni) с температурой плавления от 950 до 1000 °C находит важное применение при пайке мелких деталей в аэрокосмической промышленности и высокотехнологичном электронном оборудовании. Из-за высокой стоимости золота припой на его основе обычно используется в ситуациях, когда надежность и производительность чрезвычайно высоки.

Вакуумная паяльная печь