Вакуумная пайка и камеры для неё – особенности данного процесса и специального оборудования

Вакуумная пайка чаще всего используется в процессе производства радиоэлектроники. В результате пайки в вакууме удаётся достигать полной однородности соединения, которой никогда не удавалось добиться в процессе пайки в обычных условиях. Камеры для вакуумной пайки достаточно дорогие, а сам процесс пайки в условиях вакуума сложен. Именно поэтому его применяют только для решения специфических задач, справиться с которыми можно только таким образом.

Особенности пайки в условиях вакуума

В вакуумных камерах для пайки можно спаивать следующие материалы:

1. Различные сплавы и металлы с графитом, стеклом и керамикой;
2. Жаропрочные стали с алюминием, титаном молибденом и вольфрамом;
3. Коррозионно-стойкие стали с этими же металлами.
   

Вместе с тем не рекомендуется паять сплавы и использовать припои, которые содержат в составе металлы с высокой упругостью паров. Это магний, цинк, фосфор и так далее. Их особенности таковы, что при нагреве в вакуумной среде они испаряться ещё до того момента, как начнётся процесс пайки.

Главными достоинствами вакуумной пайки считают:

1. В вакуумной среде во время нагрева металлы не окисляются;
2. Пайка в вакуумных камерах отличается простотой управления, а сам процесс безопасен для оператора;
3. Так как во время пайки припой подвергается дегазации, достигается высочайшая прочность паяных соединений, которая сочетается с их пластичностью;
4. Паять можно без использования флюса.

К недостаткам вакуумной пайки относят дороговизну специфического оборудования и самой камеры, возможность использования только определённых видов припоев, необходимость привлечения высококвалифицированных рабочих. Вакуумная пайка может совершаться двумя способами. Один из них заключается в использовании независимых действий вакуумных камер и нагревателя, второй способ проходит в специальных печах, у которых вакуумное пространство находится внутри рабочей зоны.

Достоинства пайки в условиях вакуума

Пайка в условиях вакуума позволяет добиться получения идеального шва, который будет устойчив к коррозии, воздействию высоких и низких температур, а так же к различным механическим воздействиям. За счёт пайки в вакууме удаётся добиться следующих преимуществ:

1. Максимально уменьшается объём пустот, которые неизбежно возникают в процессе обычной пайки. Это помогает электронике избавится от сбоев в работе, которые могут происходить из-за некачественных швов с большим объёмом пустот;
2. Можно добиться прочного соединения корпусированных элементов;
3. Появляется возможность работать с частями на теплоотводах;
4. Можно соединять крепкие кристаллы с помощью припоев;
5. Спаивать крупные электронные или механические элементы между собой, не боясь внезапного разрушения швов в процессе эксплуатации;
6. Устранять все пустоты, которые часто возникают в процессе работы с различными элементами, которые устанавливаются в отверстия;
7. Имеется возможность пайки массивных SMD-элементов на печатные многослойные платы;
8. Спаивать различные электронные части, которые находятся на разных уровнях.

Вакуумная пайка отличается безопасностью и экономичностью, по сравнению с другими методами пайки. Во время процесса, детали помещаются в вакуумную камеру, после чего там создаётся давление и удаляется воздух. После этого в камеру нагнетается газ или смесь газов. Когда начинается непосредственный процесс оплавления детали, в камере опять создаётся вакуум. Это обеспечивает удаление воздуха из паяного соединения. В результате готовый шов получается без пустот.

Типы пайки в вакуумных камерах

Пайка в вакуумных камерах может происходить как с использованием флюсов, так и без них. Вакуумная пайка с флюсом требует предварительной обработки поверхностей, которые будут подвергаться пайке. За счёт использования флюсов поверхности деталей активируются. Флюс используется при вакуумной пайке в азотной среде и в среде различных инертных газов. Недостаток данного метода заключается в том, что от флюса остаются следы загрязнения, что может быть неприемлемо при пайке некоторых типов микросхем.

Второй способ вакуумной пайки проходит без применения флюсов и не оставляет никаких следов загрязнений. Поэтому процесс удаления данных загрязнений, который иногда может нарушить свойства соединения, в этом случае не нужен. Для пайки используется водородная среда, плазма, муравьиная кислота. Пайка без использования флюсов проходит в специальных вакуумных печах для пайки.

Вакуумные печи и паяльные камеры вакуумного типа

Пайка в специальных вакуумных печах обеспечивает готовым изделиям яркий цвет, чистоту и товарный вид. Такое специфическое оборудование для пайки применяется в медицине, электронике, ядерном синтезе, аэрокосмической отрасли и спутниковой связи. Вакуумная пайка в специализированных печах имеет следующие преимущества:

1. При пайке не применяется флюс, поэтому соединения не содержат загрязнений на своей поверхности. Это придаёт готовым изделиям товарный вид;
2. Для пайки используются только твёрдые припои;
3. При пайке не выделяются различные опасные газы и токсические вещества;
4. Во время пайки в вакуумных печах можно постоянно поддерживать нужный температурный режим;
5. Соединения деталей обладают полной герметичностью;
6. Имеется возможность одновременно совершать процедуру пайки и термообработки.

Вакуумные печи для пайки состоят из специализированных вакуумных камер, и различных дополнительных узлов. К ним относятся вакуумные и закалочные системы, проводка, выемки для датчиков давления и многое другое.

Кроме вакуумных печей для пайки, на многих крупных предприятиях используются специальные установки для вакуумной пайки. С помощью таких агрегатов можно производить пайку многослойных конструкций. Стандартная установка для вакуумной пайки состоит из следующих компонентов:

1. Шлюзовых камер;
2. Устройства загрузки;
3. Рабочей камеры;
4. Нагревателей;
5. Экрана.

Установки для вакуумной пайки относятся к электротермическому типу оборудования. Многие установки подобного типа отличаются низкой производительностью, хотя качество пайки деталей в подобных установках всегда находится на высоком уровне.