La soldadura y la soldadura al vacío son tratamientos térmicos usados en la producción de muchos componentes electrónicos, p. ej. dispositivos empleados en satélites y aeronaves que tienen que soportar condiciones difíciles como el vacío o temperaturas extremadamente altas. Para poder fabricar componentes electrónicos que sean fiables en estas condiciones, siempre es necesario unir dos materiales diferentes.
Unión de materiales diferentes por soladura y soldadura fuerte al vacío
Este tipo de uniones pueden ser de tipo metal-metal e incluso aislante-metal. La unión debe ser fuerte, resistente altas temperaturas y apta para el uso bajo vacío, lo que implica que no debe permitir escapes de agentes limpiadores (fundentes). El objetivo de los fundentes es disolver los óxidos que se forman en la superficie de los materiales a unir y reducir la tensión superficial permitiendo que la superficie de estos se impregne. No obstante, en un entorno de vacío o alta temperatura, los fundentes afectan el funcionamiento de los componentes electrónicos. Al contener ácidos y sales, los fundentes pasan a la fase gaseosa debido a la alta presión de vapor.La condensación resultante del fundente en el aislamiento puede producir pistas conductoras creando una corriente de fuga que destruya el componente electrónico. Desafortunadamente, los fundentes más activos – y por ende más corrosivos – son los que forman las uniones más fuertes. Algunas propiedades de los materiales, p. ej. la resistencia al vacío, no pueden obtenerse al fabricar las piezas bajo atmósferas convencionales, ya que en estas siempre se forman impurezas gaseosas que se incrustan en la superficie de los materiales a unir.
La solución a este problema es la realización de la soldadura y la soldadura fuerte al vacío. En ambos procesos, para unir los dos materiales diferentes se emplea un tercer material, en este caso un metal, denominado metal de aporte. La diferencia exacta entre la soldadura y la soldadura fuerte es que en la soldadura (reversible) los materiales están unidos por adherencia, mientras que en la soldadura fuerte (irreversible) la unión se realiza por difusión siendo esta extremadamente fuerte. El proceso completo se realiza bajo atmósfera de vacío (HV) o ultra alto vacío (UHV). Dichos entornos previenen procesos de oxidación y permiten el uso de un metal de aporte libre de fundente. Con esto se cumplen los requisitos de los componentes a ser utilizados en entornos de vacío.
Soldadura y soldadura fuerte al vacío
Para la fabricación de componentes que ha de soportar condiciones extremas se requiere un horno con prestaciones especiales. El horno debe ser completamente hermético para permitir tratamientos térmicos bajo vacío. Dependiendo de los materiales a soldar y del metal de aporte, su temperatura deberá ser libremente regulable hasta aprox. 1200 °C con una homogeneidad y estabilidad superiores. Otra prestación importante es el registro de datos. Como los diferentes materiales deben alcanzar una temperatura determinada antes de que el metal de aporte se vuelva líquido, el registro controlado y reproducible de datos es importantísimo.Todos estos requisitos los cumple el horno de campana HBO de Carbolite Gero, un horno metálico con resistencias de tungsteno o molibdeno para aplicaciones de alto o ultra alto vacío (HV/UHV). Este horno puede construirse con un índice de fuga < 10-3 mbar l/s y una sistema de bombeo de alto vacío en función de las necesidades de vacío del cliente.
La transferencia de calor en atmósferas de vacío solo es posible por radiación térmica (Ley de Planck). Esto permite obtener homogeneidades de temperatura excelentes, por ej. con un gradiente en la zona caliente de ± 3 °C.
La alimentación de corriente controlada por tiristor en las zonas de calentamiento del HBO garantiza una excelente estabilidad de temperatura, p. ej. con un derivación respecto al tiempo inferior a ± 1 °C. La operación libre de vibraciones garantiza una interfase de conexión libre de distorsiones.
