氮气在SMT回流焊中的应用

　　

　　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。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，用来形成氮保护层(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。

　　

　　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，可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通常会导致在波峰中所测量的纯度不稳定。

　　

　　如论如何，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，但这将是一个昂贵且耗时的过程。

　　

　　屏蔽波峰

　　

　　惰性气体环境中的波峰焊接还有其他方法，即采用屏蔽(shroud)设计制成的护罩，围绕在焊嘴的周围直到焊接波峰回落到焊接槽的位置。“喷雾器”位于护罩底部，供给氮气。

　　

　　这种方法主要的优点是可以直接接触系统。在密封的系统中，有可能使表面黏着零配件的表面达到回流焊的温度，导致焊料回流。如果印制板翘曲或隧道出口处的“帘”接触了印制板上面的SMD，这种可能性将会增加。另外，采用这种“屏蔽”技术，完全消除了波峰焊后周围区域温度的问题。

　　

　　Electrovert和Soltec公司已经制造出了可以在开放式波峰中使用氮气的焊接系统，他们发现氧化渣的减少同隧道式焊接系统做得一样好。“屏蔽”的结果可以与采用电镀、热涂或热风整平印制板的焊接组件所获得的结果相比。使用这项新技术的另外一个优点是，其氮气消耗量与昂贵的封闭式波峰焊接系统相同，甚至更低。

　　

　　在用于表面黏着焊接的双波峰系统中，可以对每一个波峰使用独立的屏蔽罩和氮气供给控制。系统中没有焊接组件时，系统可进入等待模式，将焊接波峰设置在较低的高度以减少氧化渣的生成，并停止或降低氮气的流速。当系统探测到印制板时，它能够重新激活正常作业控制设置。这种控制机理进一步降低了氮气的消耗量。如果能够只用一个波峰进行焊接，便可节省更多的氮气。