氮氣在SMT回流焊中的應用

　　

　　1968首次進行惰性氣體實驗時，波峰焊接設備都是開放式的。既沒有關于作業者安全和健康的規范，也沒有密封(enclosure)的要求。初，在波峰焊中使用氮氣僅僅是為了降低成本：

　　

　　減少或消除氧化渣

　　

　　減少機器的保養

　　

　　改進免清洗焊接的性能

　　

　　氮保護層

　　

　　九十年代初期開發的設備已采用隧道式結構，用來形成氮保護層(envelope)。保護層包圍著波峰焊接傳送帶，阻止空氣從入口和出口進出。隧道腔的垂直高度應盡可能低，密封框架上有窗口，便于觀察焊接過程。也可以取下窗口，接觸機器的內部，對機器進行維護和調整。

　　

　　在印制板進出的過程中，注入焊接系統的氮氣阻止空氣從開口處進入。因此，氮氣必須維持正壓。一些輕的懸掛活動門鉸接在隧道的長度方向，以減少空氣的侵入。當電路組件靠近時，這些懸掛門可以向上翻轉。

　　

　　當氮氣流出隧道進出口時，所有末端開口的隧道設計都有一些排放氮氣的方法。通常需要平衡這種“廢氣”，以便將房間的空氣送到排氣管，可有助于防止廢氣從隧道中抽吸過量的氮氣。注意，此時的關鍵是要降低溫度和減少氮氣的損耗。

　　

　　隧道的長度可以很短，僅履蓋預熱區和焊接槽；也可以是很長，從上料端到下料端。因而，長隧道的設備實際上覆蓋了助焊劑發配裝置(fluxer)、預熱區和波峰焊接區。

　　

　　短隧道與長隧道之間的區別表現在所需氮氣的量上：向系統注入雜質含量為1ppm至2ppm的低溫氮氣時，焊接波峰周圍的氧氣雜質應低于10ppm。與長隧道相比，短隧道消耗更多的氮氣，并且對車間的空氣氣流更加敏感。對空氣氣流的高敏感度通常會導致在波峰中所測量的純度不穩定。

　　

　　如論如何，這種裝置一直都在100ppm至200ppm的雜質含量下使用，而且它為焊接制程帶來了明顯的好處。你可以對現有設備進行改裝，使其可以使用氮氣，但這將是一個昂貴且耗時的過程。

　　

　　屏蔽波峰

　　

　　惰性氣體環境中的波峰焊接還有其他方法，即采用屏蔽(shroud)設計制成的護罩，圍繞在焊嘴的周圍直到焊接波峰回落到焊接槽的位置。“噴霧器”位于護罩底部，供給氮氣。

　　

　　這種方法主要的優點是可以直接接觸系統。在密封的系統中，有可能使表面黏著零配件的表面達到回流焊的溫度，導致焊料回流。如果印制板翹曲或隧道出口處的“簾”接觸了印制板上面的SMD，這種可能性將會增加。另外，采用這種“屏蔽”技術，完全消除了波峰焊后周圍區域溫度的問題。

　　

　　Electrovert和Soltec公司已經制造出了可以在開放式波峰中使用氮氣的焊接系統，他們發現氧化渣的減少同隧道式焊接系統做得一樣好。“屏蔽”的結果可以與采用電鍍、熱涂或熱風整平印制板的焊接組件所獲得的結果相比。使用這項新技術的另外一個優點是，其氮氣消耗量與昂貴的封閉式波峰焊接系統相同，甚至更低。

　　

　　在用于表面黏著焊接的雙波峰系統中，可以對每一個波峰使用獨立的屏蔽罩和氮氣供給控制。系統中沒有焊接組件時，系統可進入等待模式，將焊接波峰設置在較低的高度以減少氧化渣的生成，并停止或降低氮氣的流速。當系統探測到印制板時，它能夠重新激活正常作業控制設置。這種控制機理進一步降低了氮氣的消耗量。如果能夠只用一個波峰進行焊接，便可節省更多的氮氣。