Das Prinzip des Vakuumlötsystems wird in diesem Artikel erläutert

Das Vakuumlötsystem ist eine Art Prozessschweißofen für High-End-Produkte wie Lasergeräte, Luft- und Raumfahrt, Elektroautos und andere Industrien und bietet im Vergleich zum herkömmlichen Kettenofen große technische Vorteile.

Zu den Hauptkomponenten des eutektischen Vakuumofensystems gehören: Vakuumsystem, Reduktionsatmosphärensystem, Heiz-/Kühlsystem, Gasflusskontrollsystem, Sicherheitssystem, Kontrollsystem usw.

Das Produktprinzip

Im Vergleich zu herkömmlichen Reflow-Schweißsystemen nutzen Vakuumschweißsysteme hauptsächlich Vakuum über dem Liquidus, um die Hohlraumentladung zu unterstützen und so die Hohlraumrate zu reduzieren.

Aufgrund des Vakuumsystems kann die Luftatmosphäre in eine Stickstoffatmosphäre umgewandelt werden, wodurch die Oxidation reduziert wird.

Gleichzeitig erhöht das Vorhandensein von Vakuum auch die Möglichkeit einer reduzierenden Atmosphäre.

Hohlraum zur Vakuumentfernung

In der Atmosphäre herrschen auch Luftblasen in der Lotpaste/Lotfolie im flüssigen Zustand/durch das Flussmittel gebildete Luftblasen unter Atmosphärendruck.

Wenn außen ein Vakuum entsteht, ermöglicht der Luftdruckunterschied zwischen beiden, dass die Blasen in der flüssigen Lotpaste/Lötplatte ihr Volumen vergrößern, sich mit den benachbarten Blasen verschmelzen und schließlich die Oberfläche erreichen, um sich zu entladen.

Dann erholt sich der Druck und die verbleibenden Blasen werden kleiner und verbleiben im System.

Aus Sicht der industriellen Produktion sind folgende Punkte hervorzuheben:

Das absolute Hochvakuum (10 n mbar, wie einige Hersteller behaupten) reduziert theoretisch die Hohlraumrate sogar noch mehr, da die Druckdifferenz die treibende Kraft der Blase ist.

Dann dauert das Pumpen des Hochvakuums extrem lange, was bei der eigentlichen Produktion berücksichtigt werden muss.

Auch die Zeit oberhalb des Liquidus muss berücksichtigt werden.

Und die Tatsache, dass die Materialoberfläche der Produktionskammer nicht völlig glatt ist, einige Substanzen in der Gas- und Flüssigphase absorbiert und ein absolutes Hochvakuum erreicht, ist theoretisch bis zu einem gewissen Grad möglich.

Eine absolute Void-Rate von 0 % kann nicht erreicht werden und die vollständige Entfernung jeder Blase kann in der Produktion nicht garantiert werden.

Im Allgemeinen sind die Anforderungen für die sogenannte niedrige Voidrate eine Gesamtvoidrate von <3 % und eine maximale Voidrate von <1 %.

Stickstoffatmosphäre

Durch die Hinzufügung eines Vakuumsystems kann die Kavität nach der Vakuumisierung mit einer Stickstoffatmosphäre gefüllt werden, was auch beim herkömmlichen Reflow-Schweißen der Fall ist.

Auf folgende Punkte muss jedoch hingewiesen werden:

1 Stickstoff wird hinzugefügt, um O2 aus der Luft zu entfernen und so eine Oxidation zu verhindern.In der offenen Umgebung des Reflow-Ofens kann O2 nicht vollständig abgeführt werden.

Die Industrie sagt, dass sie den O2-Gehalt auf unter 100 ppm bringen muss, um sicherzustellen, dass keine Oxidation möglich ist.

Ein geschlossenes System ist also eines, das eine N2-Umgebung relativ zum entsprechenden System anwendet.

2 Neben der Anwesenheit von O2 ist auch die Oxidation von Metallen äußerst wichtig.

Daher sollte bei der Anwendung des Stickstoffschutzes sichergestellt werden, dass die Gerätetemperatur auf eine bestimmte Temperatur absinkt, bevor das System für den Kontakt mit O2 geöffnet werden kann.

Beispielsweise muss beim Schweißen von DCB sichergestellt werden, dass die Oberflächentemperatur von Cu über 50 °C ansteigt und nach dem Schweißen auf 50 °C abfällt, bevor eine Oxidation in einer N2-Umgebung vollständig vermieden wird.

Reduzierende Atmosphäre, HCOOH, Ameisensäure und N2H2-Synthesegas

Bei der Verwendung von Lotpaste ist aufgrund des Flussmittels praktisch keine reduzierende Atmosphäre erforderlich.

Der Vakuumschritt kann die Void-Rate reduzieren.

Aufgrund der verbleibenden Flussmittel-/Reinigungskosten entscheiden sich einige Hersteller jedoch möglicherweise für die Verwendung eines lötfreien Flussmittels.

Dies erfordert den Einsatz einer reduktiven Atmosphäre.

Die reduzierende Atmosphäre kann die Benetzbarkeit der Schweißnaht erhöhen und somit die Hohlraumrate aus einem anderen Winkel verringern.

Für die übliche reduzierende Atmosphäre HCOOH-Ameisensäure und N2H2-Synthesegas müssen die folgenden Punkte hervorgehoben werden:

1 Beide funktionieren, indem sie mit Metalloxiden reagieren und diese zur weiteren Verflüssigung zu einem reinen Metall reduzieren.

2 Die Reaktionstemperatur von HCOOH-Ameisensäure und Metalloxid liegt unter 200 °C, wodurch Metallsalz und Wasser der Ameisensäure entstehen.Das Metallsalz der Ameisensäure zerfällt bei Temperaturen über 200 °C in Metall und H2O CO2, sodass HCOOH-Ameisensäure für Legierungssysteme mit niedrigem Schmelzpunkt geeignet ist

3 H2-Reduktionsreaktionen müssen bei hohen Temperaturen (250 °C) durchgeführt werden und sind daher nicht für Legierungen mit niedrigen Schmelzpunkten geeignet.

Andere

Das Hauptprinzip des eutektischen Vakuumofens besteht darin, das Vakuum zur Entfernung von Hohlräumen zu nutzen. Stickstoffatmosphäre und reduzierende Atmosphäre sind zusätzliche Bedingungen, die der Kunde entsprechend seinen eigenen Produktanforderungen und seinem wirtschaftlichen Niveau wählen sollte.

Das heute existierende Vakuumsystem ist unterteilt in

1 Traditionelles Reflow-Löten + Vakuummodul: Der Vorteil besteht darin, dass es theoretisch in der bestehenden Reflow-Löt-Produktionslinie verbessert werden kann. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass andere Teile außer den Modulen des Vakuumsystems die Oxidation nicht vollständig verhindern können.

2 Einzelvakuummodul mit Heiz- und Kühlgerät: Der Vorteil besteht darin, die Vakuumumgebung und die Stickstoffatmosphäre sicherzustellen. Der Nachteil besteht darin, dass das Heizen und Kühlen über dieselbe Heiz- und Kühlplatte erfolgt und die Lebensdauer kurz ist

3 Multi-Vakuum-Modul, ein einzelnes Modul ist nur für die Heiz-, Schweiß- und Kühlschritte verantwortlich: Der Vorteil besteht darin, die Vakuumumgebung und die Stickstoffatmosphäre sicherzustellen, verschiedene Module sind für unterschiedliche Temperaturzonen verantwortlich, ähnlich dem herkömmlichen Reflow-Schweißofen mit mehreren Kavitäten Um die Effizienz und Qualität der Ausgabe zu maximieren, besteht der Nachteil darin, dass der Preis höher ist.

Eutektischer Inline-Vakuumofen: Dies wird vollständig in einer Stickstoffvorwärmumgebung und anschließend in einer eutektischen Vakuumschweißumgebung realisiert.

Das Gerät verfügt über eine Plattenheizung mit hoher Heizeffizienz, geringem Stickstoffverbrauch und einem Sauerstoffgehalt, der auf 10 ppm geregelt werden kann.

Sehr gut geeignet zum Schweißen von höherwertigen Produkten.

Inländische Hersteller von eutektischen Vakuumöfen gibt es nur wenige.

Derzeit schneidet Beijing TORCH gut ab, und die Lücke bei der importierten Ausrüstung ist nicht groß.

Viele börsennotierte Unternehmen nutzen ihre eutektischen Vakuumöfen, und die allgemeine Marktresonanz ist gut.

Außerdem erhielt es das nationale Demonstrationsprojekt zur Industrialisierung des Fackelprogramms.

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