Brasage sous vide poussé et soudure sous vide poussé

La soudure sous vide et le brasage sous vide sont des applications de traitement thermique pour la production de nombreux composants électroniques, par exemple des dispositifs utilisés dans les satellites ou les avions, qui doivent résister à des environnements difficiles tels que le vide ou des températures extrêmement élevées. Pour fabriquer des composants électroniques fiables comme ceux-ci un lien entre des matériaux différents est nécessaire.

Connexion de matériaux différents avec le brasage et la soudure sous vide

Cette connexion peut être métal sur métal ou même isolant sur métal. Elle doit être solide, résistante à haute température et adaptée pour une utilisation dans le vide, étant donné que le dégazage du fondant n’est pas acceptable. Le but du fondant est d'éliminer les oxydes restants et pour réduire la tension de surface afin de favoriser le mouillage de la surface des matériaux dissemblables. Cependant, s’il est exposé à un vide ou un environnement à haute température, les effets du flux sur le composant électronique sont nuisibles. Le fondant, qui contient de l'acide et des sels, change en une phase gazeuse en raison de sa pression de vapeur élevée.

La condensation résultante du fondant sur les isolateurs peut produire des pistes conductrices provoquant un courant de fuite. Ce processus va détruire le composant coûteux. Malheureusement, les flux les plus actifs (et donc corrosifs) forment également les liens les plus forts. Certaines propriétés du matériau, par exemple, la résistance au vide, ne peuvent pas être obtenus lors de la fabrication dans des conditions atmosphériques classiques. Un autre problème avec les atmosphères classiques est que les impuretés de gaz sont toujours noyées dans la surface de liaison.

La solution à ce problème est de faire une soudure sous vide et un brasage sous vide poussé. Pour les deux types de procédés, la liaison entre les deux matériaux dissemblables est faite par un troisième matériau métallique, le matériau de remplissage de soudure ou de brasage. La distinction exacte entre soudure et brasage est que, dans le cas de la soudure (réversible) l'adhérence est prédominante, alors que le brasage (irréversible) produit une diffusion des matériaux, ce qui conduit à une liaison beaucoup plus forte. Le processus complet prend place dans un vide poussé (HV) ou même dans un environnement d’ultravide (UHV). Ces milieux permettent d'éviter l'oxydation et l'utilisation d'une soudure en fondant libre. Les exigences pour les composants utilisés dans un environnement sous vide sont donc remplies.

Soudure et brasage sous vide

Un four avec des caractéristiques spéciales est nécessaire pour produire des composants qui doivent résister à des conditions extrêmes. Le four doit être parfaitement étanche pour permettre un traitement thermique dans un environnement sous vide. En fonction des matériaux et de la soudure utilisée, la température doit être réglable jusqu'à environ 1200°C avec une température d'homogénéité élevée et une stabilité tout au long du process sur la totalité de l'échantillon. L'enregistrement des données est un autre facteur important: les matériaux différents, par exemple, doivent avoir une certaine température avant que l’échantillon se transforme en un liquide. Par conséquent, le four devrait permettre l'enregistrement de données contrôlable et reproductible.

Toutes ces exigences sont remplies par le four à cloche HBO de GERO, un four métallique à base de Tungstène ou de Molybdène pour les applications sous vide (HV ou UHV) avec un volume utile de 10, 25 ou 60 litres. En fonction de la condition de vide du client le débit de fuite peut être réduit (jusqu'à <10-3 mbar l/s) et un système de pompage à vide poussé peut être ajouté.

Sous vide, le transfert de chaleur est possible uniquement par le rayonnement thermique (loi de rayonnement de Planck), qui donne les meilleures homogénéités de température, par exemple : un gradient de température dans la zone chaude de ± 3°C.

Les thyristors contrôlent la puissance fournie par les zones de chauffe à l'intérieur du HBO et fournissent une grande stabilité de température, par exemple : dérivation par rapport au temps inférieure à ± 1°C. Un fonctionnement sans vibration garantie une interface de connexion claire exempte de toute distorsion.