氮氣作為保護氣體極其合適,主要是它的內聚能量高,只有在高溫和高壓下(>
500C,>100bar)或添加能量的情況下,才會發生化學反應,目前已掌握了一個生產氮氣的有效方法??諝庵械獨饧s占78%,是一種取之不盡、用之不竭,經濟性極好的保護氣體?,F場制氮機,現場制氮設備,使得企業用氮非常方便,成本也低!
在惰性氣體應用于波峰焊接制程之前,氮氣就一直用于回流焊接中。部份原因是在表面黏著陶瓷混合電路的回流焊中,混合IC工業長期使用氮氣,當其它公司看到混裝IC制造的效益時,他們便將這個原理應用到了PCB焊接中。
在這種焊接中,氮氣也取代了系統中的氧氣。氮氣可引入到每一個區域,不只是在回流區,也用于制程的冷卻過程?,F在大多數回流焊系統已經為應用氮氣作好了準備;一些系統能夠很容易地進行升級,以采用氣體噴射。
在回流焊接中使用氮氣有以下的優點:
?端子和焊盤的潤濕(wetting)較快
?可焊性變化少
?改善了助焊劑殘留物和焊點表面的外觀
?快速冷卻而沒有銅氧化
氮氣作為保護氣體,在焊接中的主要作用是排除焊接過程中的氧氣
,增加可焊性,防止再氧化。焊接可靠,除了選擇合適的焊料,一般還需要焊劑的配合,焊劑主要是去除焊接前SMA組件焊接部位的氧化物以及防止焊接部位的再氧化,并形成焊料優良的潤濕條件,提高可焊性。試驗證明,在氮氣保護下加入甲酸后即能起到如上作用。采用隧道式焊接槽結構的環氮波峰焊接機,其機身主要是一個隧道式的焊接加工槽,上蓋由幾塊可打開的玻璃組成,確保氧氣不能進入加工槽內。當氮氣通入焊接,利用保護氣體和空氣的不同比重,氮氣會自動把空趕出焊接區。在焊接進行過程中,PCB板會不斷帶入氧氣注入焊接區內,因此要不斷將氮氣注入焊接區內,使氧氣不斷排到出口。
氮氣加甲酸技術一般應用于紅外加強力對流混合的隧道式再流焊爐中,進口和出口一般
設計成開啟式,而在其內部有多道門簾,密封性好,能使組件的預熱、干燥、再流焊接冷卻都在隧道內完成。在這種混合氣氛下,使用的焊膏中不需含有活化劑,焊后無殘留物留在PCB板上。減少氧化,減少焊球的形成,不存在橋接,對精細間距器件的焊接極為有利。節省了清洗設備,保護了地球環境。由氮氣所帶來的附加成本容易從節約的成本中收回,成本節約從缺陷減少及其所需人工節約而來。
氮氣保護下進行波峰焊和再流焊,將成為表面組裝中技術的主流,環氮波峰焊機與甲酸技術相結合,環氮再流焊機活性極低的焊膏、甲酸相結合,能去除清洗工藝。當今迅速發展的SMT焊接技術中,遇到的主要問題是如何破除氧化物,獲得基材的純凈表面,達到可靠的連接。通常,使用焊劑來去除氧化物,潤濕被焊接表面,減小焊料的表面張力,防止再氧化。但同時,焊劑在焊接后會留下殘留物,對PCB組件造成不良影響。因此,必須對電路板徹底清洗,而SMD尺寸小,不焊接處的間隙也越來越小,徹底清洗已不可能,更重要的是環保問題。CFC對大氣臭氧層有破壞,作為主要清洗劑的CFC必須禁用。解決上述問題有效的辦法是在電子裝聯領域中采用免清洗技術。在氮氣中加入少量且定量的甲酸HCOOH已被證實是一種有效的免清洗技術,焊接后不用任何清洗,無任何副作用或任何對殘留物的擔心。