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Was ist ein Vakuumlötsystem? TORCH sagt es dir!

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Vakuum-Eutektischer Ofen/Vakuum-Lötanlage

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Der Vakuum-Eutektische Ofen (Vakuum-Lötsystem) ist ein Prozessschweißofen für High-End-Produkte wie Lasergeräte, Luft- und Raumfahrt, Elektrofahrzeuge und andere Industrien. Im Vergleich zu herkömmlichen Kettenöfen hat er größere technische Vorteile. Zu den Hauptkomponenten des Vakuum-Eutektik-Ofensystems gehören: Vakuumsystem, Reduzier-Atmosphäre-System, Heiz-/Kühlsystem, Gasdurchflusskontrollsystem, Sicherheitssystem, Steuerungssystem, etc.

Produktprinzip

Im Vergleich zum herkömmlichen Reflow-Lötsystem verwendet das Vakuum-Lötsystem hauptsächlich ein Vakuum, um zu helfen, die Hohlräume über dem Liquidus in der Lotpaste / dem Lot auszutragen und dadurch das Hohlraumverhältnis zu reduzieren. Aufgrund des Vorhandenseins eines Vakuumsystems kann die Luftatmosphäre in eine Stickstoffatmosphäre umgewandelt werden, um die Oxidation zu reduzieren. Gleichzeitig erhöht das Vorhandensein eines Vakuums auch die Möglichkeit einer reduzierenden Atmosphäre.

Vakuum-Entfernung von Hohlräumen

In der atmosphärischen Umgebung stehen die in der Lotpaste gebildeten Luftblasen / Flussmittel / Lot im flüssigen Zustand ebenfalls unter Atmosphärendruck. Wenn die Außenwelt zu einer Vakuumumgebung wird, kann der Luftdruckunterschied zwischen den beiden das Volumen der Blasen in der flüssigen Lotpaste / den Loten erhöhen, mit benachbarten Blasen verschmelzen und schließlich die Oberfläche erreichen und austreten. Anschließend wird der Luftdruck wiederhergestellt, und die darin verbleibenden Blasen werden kleiner und verbleiben weiterhin im System.

Aus Sicht der industriellen Produktion sind die folgenden Punkte hervorzuheben:

Absolutes Hochvakuum (10 -n mbar, wie von einigen Herstellern behauptet) kann das Hohlraumverhältnis theoretisch stärker reduzieren, da die Druckdifferenz die treibende Kraft für die Blasenausstoßung ist. Das Pumpen von Hochvakuum dauert dann sehr lange und muss in der Produktion berücksichtigt werden. Darüber hinaus ist auch die Zeit über dem Liquidus zu berücksichtigen. Und da die Oberfläche des Materials im Produktionshohlraum nicht völlig eben ist, absorbiert es einige Gas- und Flüssigphasensubstanzen und es ist theoretisch möglich, ein absolut hohes Vakuum zu erreichen.

Absolute 0% Entleerung können nicht erreicht werden, und es ist nicht garantiert, dass jede Blase in der Produktion vollständig entfernt wird. Im Allgemeinen ist die Anforderung an den so genannten niedrigen Hohlraumanteil, dass der Gesamt-Lückenanteil <3% und der maximale Hohlraumanteil <1% beträgt.

Stickstoff-Atmosphäre

Durch den Einsatz eines Vakuumsystems kann der Hohlraum nach der Evakuierung mit einer Stickstoffatmosphäre gefüllt werden, die auch beim traditionellen Reflow-Löten zum Einsatz kommt. Allerdings sind die folgenden Punkte hervorzuheben:

Die Zugabe von Stickstoff dient dazu, O2 in der Luft abzuführen, um eine Oxidation zu verhindern. In der offenen Umgebung des Reflow-Ofens ist es nicht möglich, O2 vollständig abzuführen. Die Industrie ist der Ansicht, dass die Notwendigkeit, O2 auf weniger als 100 ppm zu reduzieren, die Möglichkeit einer Oxidation ausschließen kann. Daher ist ein geschlossenes System ein geeignetes System für die Anwendung der N2-Umgebung.

Neben dem Vorhandensein von O2 ist die Oxidation von Metallen für die Temperatur von großer Bedeutung. Daher muss bei Anwendung des Stickstoffschutzes die Temperatur des Gerätes auf eine bestimmte Temperatur gesenkt werden, bevor das System für den Kontakt mit O2 geöffnet werden kann. Beim DCB-Schweißen ist beispielsweise darauf zu achten, dass die Oberflächentemperatur von Cu auf mehr als 50°C und die Oberflächentemperatur nach dem Schweißen auf 50°C sinkt, bevor die Oxidation in der N2-Umgebung vollständig vermieden werden kann.

Reduzierende Atmosphäre HCOOH Ameisensäure und N2H2 Synthesegas

Bei der Verwendung von Lotpaste ist eine reduzierende Atmosphäre durch das Vorhandensein eines Flussmittels praktisch nicht erforderlich. Der Vakuumschritt kann das Hohlraumverhältnis reduzieren. In Anbetracht der Flussmittelrückstände / Reinigungskosten usw. werden sich jedoch einige Hersteller für die Verwendung flussmittelfreier Lötpads entscheiden. In diesem Fall ist der Einsatz einer reduzierenden Atmosphäre erforderlich. Die reduzierende Atmosphäre kann die Benetzbarkeit der Lötpads erhöhen und damit das Hohlraumverhältnis aus einem anderen Winkel reduzieren. Für die gemeinsame reduzierende Atmosphäre HCOOH-Ameisensäure und N2H2-Synthesegas sind die folgenden Punkte hervorzuheben:

Beide arbeiten durch Reaktion mit Metalloxiden, um sie zu reinen Metallen zu reduzieren und anschließend zu verflüssigen.

Die Reaktionstemperatur von HCOOH-Ameisensäure und Metalloxid ist niedriger als 200°C und bildet Metallformiat und Wasser. Über 200C Metallformiat zerfällt in Metall und H2O CO2, so dass HCOOH-Ameisensäure für Legierungssysteme mit niedrigem Schmelzpunkt geeignet ist

Die Reduktionsreaktion von H2 muss in einer Hochtemperaturumgebung (250°C) durchgeführt werden, so dass sie nicht für niedrigschmelzende Legierungssysteme geeignet ist.

andere

Das Hauptprinzip des Vakuum-Eutektik-Ofens besteht darin, mit Vakuum Hohlräume zu entfernen. Stickstoffatmosphäre und reduzierende Atmosphäre sind zusätzliche Bedingungen. Die Kunden sollten nach ihren Produktanforderungen und ihrem wirtschaftlichen Niveau wählen.

Die bestehenden Vakuumsysteme werden hauptsächlich unterteilt in

Traditionelles Reflow-Löten + Vakuummodul: Der Vorteil ist, dass es in der Theorie in der bestehenden Reflow-Lötanlage verbessert werden kann. Der Nachteil ist, dass andere Teile als das Vakuumsystemmodul die Oxidation nicht vollständig verhindern können.

Einfaches Vakuummodul mit Heiz- und Kühlvorrichtung: Der Vorteil ist, dass er die Vakuumumgebung und die Stickstoffatmosphäre sicherstellen kann. Der Nachteil ist, dass das Heizen und Kühlen durch die gleiche Heiz- und Kühlplatte ergänzt wird und die Lebensdauer kurz ist.

Multi-Vakuum-Module, ein einziges Modul ist nur für die Heiz-, Schweiß- und Kühlstufen zuständig: Der Vorteil ist, dass es die Vakuumumgebung und die Stickstoffatmosphäre sicherstellen kann, verschiedene Module sind für verschiedene Temperaturzonen verantwortlich, ähnlich dem traditionellen Reflow-Mehrkammer-Schweißofen, um die Leistung zu maximieren Effizienz und Qualität, der Nachteil ist der höhere Preis.

In-line Vakuum-Eutektik-Ofen: Dies ist die vollständige Vorwärmung in einer Stickstoffumgebung und dann die eutektische Schweißung in einer Vakuumumgebung. Das Gerät übernimmt die Plattenheizung mit hoher Heizleistung, niedrigem Stickstoffverbrauch und einem Sauerstoffgehalt von 10PPM. Ideal zum Schweißen von höherwertigen Produkten.

Es gibt nicht viele einheimische Hersteller von Vakuum-Eutektiköfen. Derzeit hat der Pekinger Zhongke-Genosse in Wissenschaft und Technologie gute Arbeit geleistet, und es gibt nicht viel Lücke mit importierten Geräten. Viele börsennotierte Unternehmen nutzen ihre Vakuum-Eutektiköfen, und die allgemeine Marktresonanz ist gut. Er hat auch das National Torch Plan Industrialization Demonstration Project erhalten.