在 SMT 制程中，回流焊工艺是决定电子产品可靠性与良率的核心环节。无论是消费电子、汽车电子还是高端工业控制板卡，焊接质量直接影响产品寿命与性能。氮气作为回流焊中的保护气体，看似辅助，却往往决定了产线的稳定性与竞争力。随着产能扩大和人工成本上升，越来越多的工厂开始关注：如何稳定、经济、连续地获得 99.99%纯度氮气。
1. 氮气在回流焊工艺中的作用
在回流焊炉中，PCB 需要经历预热区、恒温区、回流区和冷却区。氮气的作用主要体现在：
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抑制氧化反应：当温度超过 200℃，锡膏中的金属粉末极易被氧化，形成黑点或虚焊。高纯氮气能显著降低氧化速率。
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提升润湿性：氮气气氛让焊料更好地铺展在焊盘和元件引脚上，使焊点饱满圆润。
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减少缺陷率：研究表明，在 99.99% 氮气环境下，焊球缺陷率可降低 50%–70%，空洞率下降 20% 以上。
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提升工艺窗口：即使锡膏批次不同、炉温曲线略有偏差，也能维持稳定良率。
2. 常见焊接缺陷与氮气关系
在 SMT 回流焊中，常见的焊接缺陷包括焊球、桥连、空洞、虚焊以及焊点表面发黑。在高氧环境下，这些问题更加频繁：焊球容易飞溅、相邻焊点会发生桥连、焊点内部残留气泡形成空洞、甚至出现虚焊。而在 99.99% 的氮气环境中，氧含量被严格控制，焊点更光亮，润湿效果更好，缺陷发生率大幅下降。
3. SMT 产线氮气需求
不同的回流焊炉配置对应的氮气需求差异明显。
对于一台 8 温区的单轨炉，典型的氮气消耗量大约在 20 到 30 Nm³/h 之间；如果是 10 温区的单轨炉，需求则上升到 30 到 40 Nm³/h。再往上，如果是 12 温区的双轨炉，氮气用量则可能达到 50 到 60 Nm³/h。
由此可见，炉子温区越多、轨道越多，氮气需求呈几乎线性增加。如果一家工厂同时运行三条 12 区双轨产线，总氮气需求量可能会超过 150 Nm³/h。在这种规模下，如果继续依赖钢瓶或液氮配送，不仅成本高昂，而且极易造成供应不稳，影响产线连续性。
4. 为什么是99.99%而不是99.9%
有些工厂尝试过使用 99.9% 的氮气，但结果往往不理想。原因在于氧含量的数量级差异：99.9% 的氮气中，氧气浓度约为 1000 ppm，而 99.99% 的氮气氧含量仅为 100 ppm。
这种差别在焊接过程中极为关键。1000 ppm 的氧气足以在焊点表面形成氧化膜，影响润湿角，导致焊点质量不稳定。而在 100 ppm 的低氧环境中，焊点表面几乎不会被氧化，焊接稳定性和一致性显著提高。
尤其在汽车电子、医疗电子等高可靠性领域，99.99% 纯度已经成为行业的基本要求，而不是“可选项”。
5. 氮气供应方式对比
SMT 工厂目前常见的氮气供应方式主要有三种：钢瓶供气、液氮配送和氮气发生器。
钢瓶供气的优点是灵活，适合小规模试产，但缺点也明显：需要频繁更换钢瓶，存在高压安全隐患，单价也最高。液氮配送初期投入较小，纯度高且稳定，但长期成本极高，并且严重依赖外部供应链，运输延误、价格波动都会直接影响产线。相比之下，氮气发生器虽然初始投资较大，但一旦投产，长期运行成本低，能连续供气，纯度还可以按需调节，已经成为越来越多中大型 SMT 工厂的首选。
一个实际案例：某 EMS 工厂年用氮 24 万 Nm³，采用液氮配送时的年成本约为 80 万元。改用两台模块化氮气发生器后，运行成本降至 20 万元左右，三年累计节省接近 200 万元。
6. ROI 对比：不同规模工厂
在 ROI 方面，小型工厂、中型工厂和大型工厂的差别非常直观。
例如，一家拥有 2 条单轨产线的小型 EMS 工厂，每年用氮量约 10 万 Nm³，如果用液氮，每年成本大约 30 万，而使用氮气发生器后，运行成本约 12 万，回本周期在 3 年左右。
中型工厂往往有 5 条左右的混合产线，每年用氮量 24 万 Nm³，液氮成本大约 80 万，而氮气发生器运行成本约 20 万，回本周期缩短至 2–2.5 年。
至于拥有 10 条以上双轨产线的大型 OEM 工厂，用氮量可达 50 万 Nm³ 甚至更多，液氮成本超过 160 万，而氮气发生器运行成本仅约 40 万，回本周期可控制在 1.5–2 年。规模越大，现场制氮的经济优势越明显。
7. 国际与本地化合规需求
不同地区对氮气发生器的标准要求不同。
在中国市场，氮气设备通常需要符合 GB150 压力容器标准，并且部分客户还会关注容器报检流程。印度市场则会要求 BIS 认证，巴西市场执行 NR-13 标准，而欧美市场更看重 CE、PED 或 ASME 认证。
模块化氮气发生器的优势之一，就是可以同时满足多种认证要求，例如 GB+ASME 双认证，更适合跨国供应链客户使用。
8. 如何为回流焊选择氮气发生器
为 SMT 回流焊工艺选择合适的氮气发生器，需要从以下几个角度考虑：
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首先要估算产线的氮气流量，根据炉型、温区和轨道数量计算总需求。
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其次是纯度要求。大多数回流焊推荐 99.99%，而在高端产线中，可能需要 99.999%。
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对于产线规模较大的工厂，建议考虑双机互备，以避免单点故障导致停产。
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电源和空压机配置必须与氮气发生器匹配，特别是进气空气必须经过干燥和净化。
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氮气缓冲罐的设计也很关键，合理的容量能避免因产线瞬时波动导致压力下降。
9. HOLANG 推荐机型
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NPL01B / NPL02B：适合 8–10 区单轨回流焊，典型流量 20–40 Nm³/h，纯度 99.99%。
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NPL03B / NPL05B：适合 12 区双轨及多产线工厂，典型流量 50–100 Nm³/h，纯度 99.999%。
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NPS 系列：面向高可靠性领域，长期稳定运行，满足汽车电子、医疗电子等高端要求。
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