真空ろう付け / 真空はんだ付け

真空はんだ付け、ろう付けは、例えば真空や極度の高温といった挑戦的な環境に耐えなければならない人工衛星や航空機に使用される装置の電子部品を生産するために利用されます。このような信頼性の高い部品の製造には、異種の材料を結合させることが必要となります。

真空はんだ付けと真空ろう付けによる異種材料の結合

この方法では金属－金属、または同様に絶縁体－金属の結合が可能です。これらはフラックスからのガス放出が許されないにもかかわらず、強く、高耐熱性で真空化での使用に適合しなければいけません。フラックスは異種の材料表面の濡れを促進するため、酸化物を取り除き、表面張力を減少される目的で使用されます。しかしながら、真空や高温環境にさらされると、フラックスの効果は電子部品に有害なものとなります。酸や塩を含むフラックスは、その高い蒸気圧により気相に状態変化します。 絶縁体にフラックスが凝縮すると、電流漏れを引き起こす導電経路が生じることがあります。この作用は高価な部品を破壊し得るものです。皮肉なことに、最も活性のある（それゆえ腐食性の）フラックスはまた、最も強固な結合を形成します。例えば耐真空性といったいくつかの材料特性は、通常の大気環境で製造しても獲得できません。もう一つの問題は、ガスの不純物が常に結合面に埋め込まれてしまうことです。 これを解決するのが高真空はんだ付け、ろう付けです。どちらの工程でも、異種材料間の結合は、はんだ、ろうと言われる充填剤により形成されます。はんだ付けとろう付けの明確な違いは、はんだ付け（可逆的）は接着が優勢なのに対し、ろう付け（不可逆的）は材料を拡散させ、その結果さらに強固な結合を形成することです。完全な加工には高真空（HV）か超高真空（UHV）環境さえ必要です。これらの環境では酸化が防止され、フラックスフリーはんだが使用できます。これにより真空環境で使用される部品の要件が満たされます。

真空中のはんだ付けとろう付け

極端な条件に耐えることが必要な部品を製造するために、特別な特徴を持つ電気炉が必要になります。真空環境での熱処理を可能にするために完全な気密性が必要です。材料とはんだ次第ですが、サンプル全体にわたる優れた温度均一性と安定性を保ちつつ、およそ1,200℃まで調整できなければいけません。データ収集はもう一つの重要な要件です。異種の材料は、例えば充填剤が液体になる前に均一の温度であることが求められます。ですから電気炉には制御可能で再現できるデータ収集機能が必要です。 カーボライト・ゲロのHBO真空フード炉はこれらの要件をすべて満たします。HBOは真空（HVかUHV）用途のための、タングステンもしくはモリブデン製ヒーターの電気炉で、容量10L、25L、60Lのタイプがあります。要求される真空度により、漏えい流量を減少させ（10-3 mbar・L/s以下）、高真空ポンプシステムを取り付けることができます。   真空下では、熱の移動は輻射（プランクの輻射法則）によってのみ可能です。これにより、加熱域内の温度勾配が±3℃という、最高の温度均一性がもたらされます。 HBOの加熱域はサイリスタによって出力が制御され、時間微分±1℃の優れた温度安定性を提供します。動作時に振動しないので、歪のない配管接続が可能です。