什么是共晶？什么是共晶焊？共晶焊有哪些优势？共晶焊的工艺参数如何掌握？什么又是真空共晶焊？真空共晶焊有哪些优点？真空共晶炉和回流焊又有什么区别？针对这些疑问，本文将一一解释，揭开真空共晶炉的神秘面纱。

真空共晶炉(vacuum soldering system)是一种针对高端产品的工艺焊接炉，例如激光器件、航空航天，电动汽车等行业。很多高端器件，为了提高产品的焊接质量和可靠性，采用的多是金锡焊片、金锗或金硅焊片，成本非常高。

器件本身成本高，对焊接的要求就会非常高。焊接不良，将直接导致成本继续增加。对企业来说，除了选择专业的供应商，选择质量好的焊片和镀金材料之外，最根本的办法则是选择高可靠性的真空共晶炉。

什么是共晶？

我们先从共晶的概念讲起。两种固定成分的合金，在融化到液相状态时，直接结晶成两种成分不同的固溶物，称为共晶反应。

在这个概念中，首先涉及到合金的概念。什么是合金？准确的说，合金就是两种或者两种以上的化学物质混合而成，具有金属特性的物质。譬如铝合金、镁铝合金等等。我们日常生活中用到合金的地方很多，比如房屋装修用的金属材料、厨房用的厨具、汽车的车架等等。合金，可以是纯净物，不是单纯的混合物。

接下来，什么是液相，什么又是相对于液相的固相呢？这样来说吧，我们经常喝的水，它的化学名称是H2O，它的液相就是水，固相就是冰。所以说一种物质，有固相也有液相。例如二氧化碳和干冰、钢铁和融化的钢水等等。

最后，什么是固溶物呢？离子互换或新离子填充，不影响整个的晶体结构的物质，就叫固溶物。两种或多种材料融化，金属离子互相混合在一起，就是焊接。

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倒装共晶贴片机

什么是共晶焊？

以上了解了共晶的概念，再来看看，什么是共晶焊？我们来看以下这个二元相图。

假设金属A，与金属B，可做合金。 AB合金也是一种物质，只是比例不同而已。金属A，有个熔点，高于这个温度是液体，低于这个温度是固体，金属B也是同样的道理。

对于A一定比例、B一定比例的合金材料，同样有熔点。高于这个温度是液体，低于这个温度是固体。看下图中间白色部分。

综上，两种贵金属熔化，快速冷却后就会出现两种金属融在一起的固态的混合金属，而不会出现一种金属固相、一种金属液相的情况。

共晶焊的优势和工艺参数

共晶焊效果

一般来说，产品（如上图）会在需要焊接的部位，提前镀合金材料，譬如镀金、镍钯金等，或者在两个被焊接工件中间加一个合金焊片（如下图）。

共晶焊示意图

共晶焊接效果图 上图中红色部分

共晶焊有哪些好处？为什么要选择共晶焊？实际上最重要的一个原因，共晶焊接的温度，比单纯金属A的熔化温度, 或者金属B的熔化温度都低。共晶焊接，可以有效降低焊接温度，让被焊接工件在相对低温环境中进行焊接。

而要想掌握共晶焊的工艺参数，我们只需要知道材料的成分，以及掌握共晶转化的温度点就可以。

真空共晶焊，降低空洞率

真空共晶炉

图为北京中科同志科技研发的真空共晶炉，空洞率控制在1%。

真空共晶焊，顾名思义，就是在真空环境下进行共晶的焊接。真空共晶焊一般都要在一个密封腔体里面做焊接，所以我们更多的叫真空共晶炉，或者真空共晶焊炉。相比传统回流焊，真空共晶炉最大的优势就是降低空洞率和减少氧化。目前国内中科同志科技研发的真空共晶炉针对大部分产品焊接可以控制到1%以内的空洞率，已经达到或部分性能超越进口的真空共晶炉，共晶焊接过程中，处在液相的两种金属，会有空洞或者气泡；而真空焊接环境中，真空可以有效挤出液相状态中的气泡。这样两种金属凝固之后，材料中就不会有空洞。另外，在焊接过程中，真空的环境里没有氧气，工件加热不会被氧化，也可以有效提高焊接质量。在真空共晶焊接过程中，因为需要批量焊接，所以对真空共晶炉的核心参数有如下四点要求：

1、升温斜率：一般要求共晶炉升温斜率达到1.5-5度/秒左右。特殊要求有5-10度/秒。

2、温度均匀度：一般焊接过程中，温度均匀度要求达到+/-1度%,,实际上能达到这个指标的厂家不多。这个要达标了，设备就非常牛了。

3、降温斜率：一般要求真空共晶炉降温斜率达到1-5度/S，正常情况下降温斜率达到2度即可。

4、降温时温度均匀度：这个也是一个非常关键的技术指标，这个设计到批量焊接的可靠性问题。这个均匀度非常容易被忽略。实际上，这个数据也非常关键。