昊朗模块氮气发生器

在上一篇文章《SMT行业如何获取正确氮气来源》中，我们探讨了氮气获取方式。这自然引出了关键问题：为什么SMT生产过程必须使用氮气？氮气究竟扮演着何种角色？

如今，越来越多的SMT企业选择采购模块化氮气发生器（如上图所示），并将其集成到生产线中。相比传统AB罐氮气发生器，模块化氮气发生器优势显著：

凭借这些优势，模块化氮气发生器已成为SMT焊接工艺中不可或缺的“神秘助手”。

无铅时代的挑战：焊料氧化问题

欧盟《废弃电子电气设备指令》(WEEE) 和《限制使用某些有害物质指令》(RoHS) 的实施，严格限制了电子产品中有害物质的使用。这推动了无铅组装工艺的快速普及，取代了传统的铅锡焊料。然而，无铅焊料存在一个关键弱点：润湿性较差，且更易氧化。

如何解决？ 我们需要去除氧化物，获得洁净的基材表面以实现可靠连接。

氮气：对抗氧化的关键

焊接过程中，“热”是氧化的催化剂。既然无法移除热量，就必须减少其他氧化因素——解决方案就是用惰性气体（如氮气或氦气）替代氧气环境。其中，氮气凭借其成本低廉和易获取的特性，成为最佳选择。

氮气在电子制造业的应用始于20世纪70年代初，但真正普及是在“免清洗”技术兴起之后。最初在波峰焊中引入氮气是为了降低成本：它能减少/消除氧化残留、降低设备维护量、提升免清洗效果。

氮气在SMT焊接工艺中的演进与应用

回流焊先行： 氮气首先广泛应用于混合IC行业的陶瓷电路回流焊，其优势得到验证后，才延伸至PCB组装的波峰焊。
波峰焊应用： 在波峰焊中，氮气不仅用于回流区，更覆盖整个焊接过程（包括冷却）。加入氮气能：
- 加快端子和焊盘润湿速度
- 改善助焊剂残留和焊点外观
- 加速冷却，防止铜材氧化

结论： 在无铅电子组装中，焊接过程（无论回流焊还是波峰焊）采用惰性氮气保护至关重要。

氮气在SMT焊接中的核心价值与作用

减少氧化危害
- 回流焊： 氮气气氛防止焊膏、引脚、焊盘氧化。氧含量低于1000ppm为佳，可降低液态焊料表面张力，改善润湿。
- 波峰焊： 显著减少氧化锡渣生成。数据表明，将氧含量降至500ppm，可使Sn-3.0Ag-0.5Cu 和 Sn0.7Cu等无铅焊料的锡渣减少60%-70%。
改善焊接润湿性
- 在氮气环境中，惰性气氛直接保护熔融焊料表面，提升润湿性，降低润湿角，显著改善可焊性，减少工艺缺陷。
拓宽工艺窗口
- (氧含量<1000ppm)环境下，无铅焊料（如SnAg）润湿效果可比肩含铅SnPb焊料。
- 改善无Ag/In/Bi焊料的可焊性。
- 可能降低焊接峰值温度和时间，为元器件（尤其是细间距/热敏器件）和材料选择提供更大灵活性。
- 提升器件、PCB焊盘、焊膏、低活性助焊剂的焊接性能，改善OSP工艺裸铜PCB的爬锡效果。
提升焊点质量
- 减少焊接缺陷（连焊、爬锡不良、偏移等），降低内部空洞率。
- 提升焊点外观质量（润湿更好，更美观）。
- 减少助焊剂残留及氧化，提升焊点质量与ICT测试一次通过率。
- 冷却区通入低温氮气可实现快速冷却与晶粒细化，增强焊点强度。

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