浅析氮气回流焊的优点

氮气在SMT技术的应用
氮气在SMT焊接中的主要作用包括：氮保护层、屏蔽波峰、回流焊等。

无铅焊要求的温度很高，在200度以上时，焊料会加速氧化，为了提高无铅焊点焊接质量，以及焊点表面不被氧化，需要采用惰性气体保护。

氮气由于制造成本低，容易获取，成为一种合适的保护气。

回流焊中的氮气在惰性气体应用于波峰焊接制程之前，氮气就一直用于回流焊接中。

在回流焊接中使用氮气有以下优点：端子和焊盘的湿润较快；可焊性变化少；改善了助焊剂残留物和焊点表面的外观；快速冷却而没有铜氧化。

SMT表面贴装回流工艺中使用氮气的理由2009年01月05日点击: 1537 编辑: tg_lig工厂实际应用心得随着无铅制程已经提上日程，其中一个关键环节——N2的供应也是令各位大伤脑筋，是向气体公司买N2呢？还是自己买N2产生机？其实N2有3个供应方式，下面我就大概说一说。

1. N2 Distillation 也就是气体分馏塔。

这类设备占地面积很大，而且造价昂贵（560K美金以上！），一般是气体公司或者是N2使用量特别大的公司才会配备。

其工作原理是把空气压缩，使其液化，然后再利用氮气、氧气的沸点不同，将其分馏。

一般来说生产出来的N2的纯度可以达到5个9（99.999%）。

我们经过分馏，除了得到所需的79%的氮气，还有增值品——21%的氧气和不到1%的氩气。

氧气需另找销路，可以卖给医院或者是钢材加工厂（氧焊）。

点评：造价太高，需要场地，其维护成本也高，为了生产线造气体分馏塔？还不如直接成立气体公司卖气体得了。

2. 向气体公司买气体。

在厂里面建一个气体储存罐，气体公司定期运液态氮气过来补充,气体纯度可以达到5个9.按照实际使用的数量买单就是了，但是有一点需要特别注意：气源不能太远，一般以300km以内为宜，否则会导致气体成本的增加。

点评：这方案应该是适用于氮气用量较少的公司和医院。

3. N2 generator 氮气生产机。

其特点是随着生产线的运转而运作，而不需要气体储存罐，除了设备的成本之外，机器运行时只需要电力成本；另外气体的纯度由客户确定之后不可改变——因为氮气产生机里面的CMS碳分子筛（三菱生产，一颗有4M个孔，其孔径正好介于氮气分子和氧气分子的直径之间。

）的孔径不可改变，同时，如果要求氮气的纯度越高，那么其生产速度就越慢。

N2 generator 分为Membrane 和PSA两种，其中membrane的纯度是95%~99。

9%，而PSA的纯度为99。

9%~99。

999%。

这两种的特点是气体流量越大，纯度越高，其耗电越大。

氮气回流焊的原理及功能介绍
氮气回流焊是一种先进的电子元件表面贴装技术，其原理主要基于氮气和氧气的化学性质差异。

氮气是一种惰性气体，不易与其他物质发生化学反应，因此能有效防止焊料在加热过程中与氧气发生反应生成氧化物。

在焊接过程中，氮气环境能够减少焊料氧化、降低表面张力、提高润湿性和改善填充性能，从而提高焊接质量。

氮气回流焊的功能主要包括：
1、提高焊接质量：由于氮气环境中氧气含量低，可以有效减少氧化产物的生成，从而提高焊点的润湿性和附着力，使焊接质量更加可靠。

2、延长元件寿命：氮气回流焊过程中元件表面的氧化程度降低，有助于延长元件的使用寿命，减少故障率。

3、减少清洗工序：由于焊接过程中氧化程度降低，焊点表面的杂质减少，可以省去清洗工序，节约成本和时间。

4、降低生产成本：氮气回流焊技术可以降低生产过程中的废品率，提高生产效率，从而降低生产成本。

总的来说，氮气回流焊的原理和功能使其成为一种高效、可靠的电子元件表面贴装技术。

钎焊机理钎焊分为硬钎焊和软钎焊。

主要是根据钎料（以下称焊料）的熔化温度来区分的，一般把熔点在450℃以下的焊料叫作软焊料，使用软焊料进行的焊接就叫软钎焊；把熔点在450℃以上的焊料叫作硬焊料，使用硬焊料进行的焊接就叫硬钎焊。

在美国MIL SPEC军用标准中，是以800℉（429℃）的金属焊料的熔点作为区分硬钎焊和软钎焊的标准。

电子装联用锡焊是一种软钎焊，其焊料主要使用锡Sn、铅Pb、银Ag、铟In、铋Bi等金属，目前使用最广的是Sn-Pb和Sn-Pb-Ag 系列共晶焊料，熔点一般在185℃左右。

钎焊意味着固体金属表面被某种熔化合金浸润。

这种现象可用一定的物理定律来表示。

如果从热力学角度来考虑浸润过程，也有各种解释的观点。

有一种观点是用自由能来解释的。

⊿F＝⊿U－T⊿S 在这里，F是自由能，U是内能，S是熵。

⊿F 与两种因素有关，即与内能和熵的改变有关。

一般S常常趋向于最大值，因此促使－T⊿S也变得更小。

实际上，当固体与液体接触时，如果自由能F减少，即⊿F是负值，则整个系统将发生反应或趋向于稳定状态。

由此可知，熵是浸润的促进因素，因为熵使⊿F的值变得更小。

⊿F的符号最终决定于⊿U的大小和符号，它控制着浸润是否能够发生。

为了产生浸润，焊料的原子必须与固体的原子接触，这就引起位能的变化，如果固体原子吸引焊料，热量被释放出来，⊿U是负值。

如果不考虑⊿U的大小和量值，那么，熵值的改变与表面能的改变有同样的意义，浸润同样是有保证的。

在基体金属和焊料之间产生反应，这就表明有良好的浸润性和粘附性。

如果固体金属不吸引焊料，⊿U是正值，这种情况下，取决于⊿U在特殊温度下的大小值，才能决定能否发生浸润。

这时，增加T⊿S值的外部热能，能对浸润起诱发作用。

这种现象可以解释弱浸润。

在焊接加温时，表面可能被浸润，在冷却时，焊料趋于凝固。

在开始凝固的区域，⊿U是正值，其值比T⊿S大得多，当⊿F最终变为正值时，浸润现象就发生了。

回流焊氮气的作用
回流焊是一种常见的电子元器件焊接技术，它可以在高温下将电子元器件与电路板焊接在一起。

在回流焊过程中，氮气被广泛应用于保护焊接区域，以确保焊接质量和稳定性。

氮气是一种无色、无味、无毒的气体，具有惰性和稳定性。

在回流焊过程中，氮气可以有效地防止氧气和水蒸气进入焊接区域，从而减少氧化和腐蚀的风险。

此外，氮气还可以降低焊接区域的温度，减少焊接区域的热应力，从而减少焊接区域的变形和裂纹。

在回流焊过程中，氮气可以通过两种方式应用：一种是在焊接区域周围形成氮气屏障，另一种是在焊接区域内部形成氮气氛围。

在第一种情况下，氮气被用作一种屏障，以防止氧气和水蒸气进入焊接区域。

在第二种情况下，氮气被用作一种保护气体，以保持焊接区域的惰性和稳定性。

回流焊氮气的应用可以提高焊接质量和稳定性，减少焊接区域的氧化和腐蚀，降低焊接区域的温度和热应力，从而减少焊接区域的变形和裂纹。

此外，氮气还可以提高焊接速度和效率，减少焊接成本和能源消耗。

回流焊氮气的应用是一种重要的焊接技术，它可以提高焊接质量和稳定性，减少焊接区域的氧化和腐蚀，降低焊接区域的温度和热应力，从而减少焊接区域的变形和裂纹。

在未来，随着电子元器件的
不断发展和应用，回流焊氮气的应用将会越来越广泛。

混装氮气回流焊接技术研究混装氮气回流焊接是一种常见的表面贴装技术，通过将PCB板上的元件与焊盘分别涂覆焊膏，再经过加热使焊膏熔化，完成元件与焊盘的连接。

而混装氮气回流焊接技术则是在回流焊接过程中，使用氮气替代空气，来提高焊接质量和性能。

本文将以混装氮气回流焊接技术为研究对象，探讨其工艺原理、优势和应用前景等方面内容。

第一部分：工艺原理1.PCB制备：包括PCB设计、电路板生产等，确保焊盘布局合理、元件布局规范。

2.元件焊接：将元件粘贴至焊盘上，并涂覆焊膏。

3.回流焊接：将焊接面向上放置于回流焊接设备中，通过加热使焊膏熔化，完成元件与焊盘的连接。

4.环境控制：使用氮气替代空气，达到一定的气体浓度，控制焊接过程中的氧气含量，提高焊接质量。

1.防止氧化：氮气是一种惰性气体，具有很好的抗氧化性能，可以有效减少焊接过程中的氧气含量，降低焊盘和焊膏的氧化程度，减少焊接缺陷。

2.防止气泡：焊接过程中的气泡是一种常见的焊接缺陷，氮气可以有效地减少气泡的产生，提高焊接质量。

3.降低漏电风险：氮气具有较低的导电能力，使用氮气环境可以有效降低漏电风险。

4.改善焊点外观：使用氮气可以提高焊接表面的光洁度和光亮度，改善焊点外观。

第二部分：优势和应用前景1.提高焊接质量：使用氮气可以有效降低焊接过程中的氧气含量，减少焊接缺陷的产生，提高焊接质量和可靠性。

2.增加元件寿命：氮气环境下的焊接可以减少元件的氧化程度，延长元件的使用寿命。

3.降低能耗：使用氮气环境可以减少能量的消耗，降低生产成本。

4.提高生产效率：氮气环境下的焊接速度更快，可以提高生产效率。

1.粘著材料：混装氮气回流焊接对粘著材料的影响较小，可以广泛应用于粘著材料的焊接工艺中，如耳机、传感器等领域。

2.食品包装：氮气环境下的焊接可以避免空气中的氧气进入食品包装中，提高食品的保存期限。

3.电池制造：混装氮气回流焊接可以提高电池的焊接质量和电池的使用寿命。

4.空调制造：氮气环境下的焊接可以减少焊接过程中的氧化，提高空调制造的质量和可靠性。

回流焊技术工艺的特点回流焊（Reflow soldering）是一种常见的电子焊接技术，其特点主要体现在以下几个方面。

回流焊技术工艺具有高效性。

相比传统手工焊接，回流焊能够实现大批量、高速度的焊接作业。

通过使用特殊的回流焊设备，可以同时对多个焊点进行加热和冷却处理，从而大大提高工作效率。

这一特点尤其在批量生产的电子制造业中得到广泛应用。

回流焊技术工艺具有良好的焊接质量。

在回流焊过程中，焊接材料会被加热至熔点以上，然后迅速冷却固化。

这种快速加热和冷却的过程能够有效地减少焊接材料与周围环境的接触时间，从而降低了氧化和金属间的相互扩散，减少了焊接缺陷的发生。

同时，回流焊技术还能够提供较高的焊接温度和均匀的加热分布，使得焊接点的连接更加牢固可靠。

回流焊技术工艺还具有较低的成本。

回流焊设备的投资相对较高，但由于其高效性和良好的焊接质量，可以大大降低后续生产过程中的人力成本和质量控制成本。

同时，回流焊技术还能够减少焊接材料的浪费，提高生产效率，降低了整体的生产成本。

回流焊技术工艺还具有灵活性。

回流焊设备可以根据不同的焊接要求进行调整和优化，以适应不同尺寸、形状和材料的焊接需求。

同时，回流焊技术还可以与其他焊接技术相结合，实现多种焊接方式的组合应用，从而满足不同产品和生产线的需求。

在回流焊技术工艺的发展和应用过程中，还存在一些问题和挑战。

首先，回流焊过程中的温度控制是关键。

过高或过低的温度都会对焊接质量产生不利影响，因此需要精确控制加热和冷却过程中的温度参数。

其次，焊接材料的选择和质量也对焊接效果起着重要作用。

不同的焊接材料具有不同的熔点和流动性，需要根据具体的焊接要求选择合适的材料。

此外，还需要对焊接点的布局和设计进行优化，以提高焊接质量和可靠性。

总的来说，回流焊技术工艺具有高效性、良好的焊接质量、较低的成本和灵活性等特点。

随着电子产品的不断发展和更新换代，回流焊技术将继续发展并得到广泛应用。

回流焊原理
回流焊是一种常用的焊接工艺，它可以同时焊接多个材料。

回流焊原理是在焊接表面涂覆一层熔锡（熔锡剂），再使用气体乙炔燃烧及使用热风烘烤，使锡熔化，使焊接线路的金属接触，形成一个不可拆开的连接。

回流焊的优点有：它具有快速、方便、能同时焊接多片焊件的优点，把时间大大缩短，可以降低安装和生产成本；焊接后的连接性能比较好，接头牢固，具有较高可靠性、强度和高品质；回流焊操作要求不高，适应用于任何的尺寸的焊接件，可以以多种方式操作使用；它可以自动化操作，并且不占地方，可以更好地适用于小型产品的自动化装配，可大大减少安装时的人工成本。

但是，回流焊也有一定的缺点，热效应较弱，熔温较高，容易破坏机体结构，影响产品的实用性，只适合比较厚的连接件，而且容易产生焊后坡口，有可能拉伸电线，使准确性下降。

回流焊是用热风、乙炔燃烧和加热焊接多个物体的物理方法，与焊接技术相比，具有快速、方便、能同时焊接多个物体和可以自动化操作的优点，是经济有效的焊接工艺，在日常生活中得到广泛应用。

从隧道式到屏蔽式：氮气在焊接中的应用尽管七十年代初氮气就已经应用于电子制造，但直到引入了免清洗技术，因其需要在惰性气体环境中进行焊接，氮气的使用才得到广泛的认可。

1968首次进行惰性气体实验时，波峰焊接设备都是开放式的。

既没有关于作业者安全和健康的规范，也没有密封(enclosure)的要求。

最初，在波峰焊中使用氮气仅仅是为了降低成本：‧减少或消除氧化渣‧减少机器的保养‧改进免清洗焊接的性能氮保护层九十年代初期开发的设备已采用隧道式结构，以形成氮保护层(envelope)。

保护层包围着波峰焊接传送带，阻止空气从入口和出口进出。

隧道腔的垂直高度应尽可能低，密封框架上有窗口，便于观察焊接过程。

也可以取下窗口，接触机器的内部，对机器进行维护和调整制程流程。

在印制板进出的过程中，注入焊接系统的氮气阻止空气从开口处进入。

因此，氮气必须维持正压。

一些轻的悬挂活动门铰接在隧道的长度方向，以减少空气的侵入。

当电路组件靠近时，这些悬挂门可以向上翻转。

当氮气流出隧道进出口时，所有末端开口的隧道设计都有一些排放氮气的方法。

通常需要平衡这种“废气”，以便将房间的空气送到排气管，这样有助于防止废气从隧道中抽吸过量的氮气。

注意，此时的关键是要降低温度和减少氮气的损耗。

隧道的长度可以很短，仅履盖预热区和焊接槽；也可以是很长，从上料端到下料端。

因而，长隧道的设备实际上覆盖了助焊剂发配装置(fluxer)、预热区和波峰焊接区。

短隧道与长隧道之间的区别表现在所需氮气的量上：向系统注入杂质含量为1ppm至2ppm的低温氮气时，焊接波峰周围的氧气杂质应低于10ppm。

与长隧道相比，短隧道消耗更多的氮气，并且对车间的空气气流更加敏感。

对空气气流的高敏感度往往会导致在波峰中所测量的纯度不稳定。

不管怎样，这种装置一直都在100ppm至200ppm的杂质含量下使用，而且它为焊接制程带来了明显的好处。

你可以对现有设备进行改装，使其可以使用氮气，但这将是一个昂贵、耗时的过程。

SMT行业中两种氮气源的比较在SMT行业中，随着无铅化的推进，越来越多的回流焊和波峰焊使用氮气作为焊接保护气，以防止焊锡氧化、减少焊渣、提高焊接的牢固程度和美观度。

目前一般采用两种方式提供氮气：一种是PSA制氮机现场制氮，另一种是购买液氮供氮。

笔者现将这两种供氮方式作一比较，希望对SMT生产商在选择氮气方式上有所帮助。

一、本质、原理与效果从本质上来说，不管采用液氮还是PSA制氮机供氮，都是利用氮气是惰性气体，一般情况下不与其他物质发生反应这一特性。

由于氮气的存在，将波峰焊或回流焊炉内的氧气浓度控制在100ppm以下，大大降低了液态的焊锡氧化的机会。

从这个角度看，采用液氮或PSA制氮机供氮，使用效果是一样的。

不同的是，PSA制氮又叫常温空分制氮，它所提供的氮气是常温的气态氮，直接进入炉内形成保护气氛。

而液氮本身的物理状态是液态，温度是零下193度以下，它需经过蒸发器汽化后进入炉内，进入炉内时的温度也非常低，而炉内的温度是要使焊锡能够熔化，液氮汽化后要达到炉内相同的温度，需要消耗一定的能量。

二、安全性PSA制氮机的主体与液氮罐都是压力容器，其安全性都是应该引起高度重视的。

PSA 制氮机的工作压力一般都是0.8MPa左右，吸附塔、储气罐的压力一般不会超过1.0MPa，设备的安全按照国家I类容器的标准管理。

而液氮罐里的液氮在汽化时会产生很高的压力，所以液氮罐在安全管理上有更高的要求，液氮罐与生产车间要留出足够的安全距离，要定期接受监督管理部门的检查与监督。

三、经济性能两种供气方式的经济性能往往是SMT生产商考虑采用哪种方式时考虑的重点内容。

液氮的供应由于运输的远近、方便程度、用量等不同价格差异很大，一般在1000~1600元/m3,每m3液氮汽化为气态氮后的体积是680m3（不考虑损耗），那么换算成气态氮的价格约是1.5~2.5元/m3。

PSA制氮机原材料就是空气，由于是物理的方式制氮，不用消耗其他物质，运行是的消耗主要是电，使用成本基本只有电费。