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焊接工艺上如何使用氮气的?

氮气作为保护气体极其合适,主要是它的内聚能量高,只有在高温和高压下(> 500C,>100bar)或添加能量的情况下,才会发生化学反应,目前已掌握了一个生产氮气的有效方法。空气中氮气约占78%,是一种取之不尽、用之不竭,经济性极好的保护气体。现场制氮机,现场制氮设备,使得企业用氮非常方便,成本也低! 

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。部份原因是在表面黏着陶瓷混合电路的回流焊中,混合IC工业长期使用氮气,当其它公司看到混装IC制造的效益时,他们便将这个原理应用到了PCB焊接中。   在这种焊接中,氮气也取代了系统中的氧气。氮气可引入到每一个区域,不只是在回流区,也用于制程的冷却过程。现在大多数回流焊系统已经为应用氮气作好了准备;一些系统能够很容易地进行升级,以采用气体喷射。 

在回流焊接中使用氮气有以下的优点: 

‧端子和焊盘的润湿(wetting)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

氮气作为保护气体,在焊接中的主要作用是排除焊接过程中的氧气 ,增加可焊性,防止再氧化。焊接可靠,除了选择合适的焊料,一般还需要焊剂的配合,焊剂主要是去除焊接前SMA组件焊接部位的氧化物以及防止焊接部位的再氧化,并形成焊料优良的润湿条件,提高可焊性。试验证明,在氮气保护下加入甲酸后即能起到如上作用。采用隧道式焊接槽结构的环氮波峰焊接机,其机身主要是一个隧道式的焊接加工槽,上盖由几块可打开的玻璃组成,确保氧气不能进入加工槽内。当氮气通入焊接,利用保护气体和空气的不同比重,氮气会自动把空赶出焊接区。在焊接进行过程中,PCB板会不断带入氧气注入焊接区内,因此要不断将氮气注入焊接区内,使氧气不断排到出口。   氮气加甲酸技术一般应用于红外加强力对流混合的隧道式再流焊炉中,进口和出口一般 设计成开启式,而在其内部有多道门帘,密封性好,能使组件的预热、干燥、再流焊接冷却都在隧道内完成。在这种混合气氛下,使用的焊膏中不需含有活化剂,焊后无残留物留在PCB板上。减少氧化,减少焊球的形成,不存在桥接,对精细间距器件的焊接极为有利。节省了清洗设备,保护了地球环境。由氮气所带来的附加成本容易从节约的成本中收回,成本节约从缺陷减少及其所需人工节约而来。

氮气保护下进行波峰焊和再流焊,将成为表面组装中技术的主流,环氮波峰焊机与甲酸技术相结合,环氮再流焊机活性极低的焊膏、甲酸相结合,能去除清洗工艺。当今迅速发展的SMT焊接技术中,遇到的主要问题是如何破除氧化物,获得基材的纯净表面,达到可靠的连接。通常,使用焊剂来去除氧化物,润湿被焊接表面,减小焊料的表面张力,防止再氧化。但同时,焊剂在焊接后会留下残留物,对PCB组件造成不良影响。因此,必须对电路板彻底清洗,而SMD尺寸小,不焊接处的间隙也越来越小,彻底清洗已不可能,更重要的是环保问题。CFC对大气臭氧层有破坏,作为主要清洗剂的CFC必须禁用。解决上述问题有效的办法是在电子装联领域中采用免清洗技术。在氮气中加入少量且定量的甲酸HCOOH已被证实是一种有效的免清洗技术,焊接后不用任何清洗,无任何副作用或任何对残留物的担心。 


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