氮氣在SMT產業的應用

SMT貼片是指以PCB為基礎的一系列製程的簡稱。PCB（Printed Circuit Board）即印刷電路板。

SMT是表面貼裝技術（Surface Mounted Technology）的縮寫，是電子組裝行業最受歡迎的技術和工藝。電子電路表面組裝技術（Surface Mount Technology，SMT）全稱為表面貼裝或表面貼裝技術。它是一種將無引線或短引線表面貼裝元件（簡稱SMC/SMD，中文稱為片式元件）安裝在印刷電路板（PCB）或其他基材表面的方法。採用回流焊或浸焊等方法以焊接進行組裝的電路組裝技術。

在SMT焊接過程中，氮氣非常適合作為保護氣體。主要原因是其內聚能較高，只有在高溫高壓（>500C，>100bar）或有能量的加入下才會發生化學反應。

制氮機是目前最適合SMT產業使用的製氮設備。氮氣產生器作為現場製氮設備，全自動、無人值守，壽命長，故障率低。取得氮氣非常方便，而且成本也是目前使用氮氣的方法中最低的！

氮氣生產製造商 - 中國氮氣生產工廠和供應商 (xinfatools.com)

在波峰焊接製程中使用惰性氣體之前，氮氣已用於回流焊接。部分原因是混合IC產業長期以來在表面貼裝陶瓷混合電路的回流焊接中使用氮氣。當其他公司看到混合 IC 製造的好處時，他們將這項原理應用於 PCB 焊接。在這種類型的焊接中，氮氣也取代了系統中的氧氣。氮氣可以被引入到每個區域，不僅是在回流焊接區域，還可以用於冷卻製程。大多數回流焊系統現在都可以使用氮氣；一些系統可以輕鬆升級以使用氣體噴射。

在回流焊中使用氮氣有以下優點：

‧快速潤濕端子及焊盤

‧可焊性變化小

‧改善助焊劑殘留物及焊點表面的外觀

•快速冷卻，銅不氧化

氮氣作為保護氣體，在焊接中的主要作用是消除焊接過程中的氧氣，增加可焊性，防止再氧化。要進行可靠的焊接，除了選擇合適的焊料外，一般還需要助焊劑的配合。助焊劑主要在焊接前去除SMA元件焊接部分的氧化物並防止焊接部分的再氧化，並為焊料形成良好的潤濕條件，提高可焊性。。試驗證明，在氮氣保護下添加甲酸可達到上述效果。採用隧道式焊接槽結構的環形氮氣波峰焊接機主要是隧道式焊接加工槽。上蓋由多片可打開的玻璃組成，確保氧氣無法進入處理槽。當焊接時引入氮氣，利用保護氣體和空氣的不同比例，氮氣會自動將空氣趕出焊接區域。在焊接過程中，PCB板會不斷地將氧氣帶入焊接區域，因此必須不斷向焊接區域注入氮氣，使氧氣不斷地從出口排出。

氮氣加甲酸技術一般用於紅外線增強對流混合的隧道式回流焊爐。進風口和出風口一般設計為敞開式，內部有多個門簾，密封性好，可以預熱和預熱元件。乾燥、回流焊接和冷卻均在隧道內完成。在這種混合氣氛下，所使用的焊膏不需要含有活化劑，焊接後PCB上不會留下任何殘留物。減少氧化，減少錫球的形成，且不存在橋接，對細間距元件的焊接極為有利。節省清潔設備，保護地球環境。氮氣產生的額外成本很容易透過減少缺陷和勞動需求而節省的成本來彌補。

氮氣保護下的波峰焊接和回流焊接將成為表面組裝的主流技術。環形氮氣波峰焊機結合甲酸技術，環形氮氣回流焊接機結合極低活性焊錫膏和甲酸，可免去清洗工序。在SMT焊接技術迅速發展的今天，遇到的主要問題是如何去除氧化物，獲得母材純淨的表面，並實現可靠的連接。通常，助焊劑用於去除氧化物、潤濕待焊接表面、降低焊料的表面張力並防止再次氧化。但同時，助焊劑焊接後會留下殘留物，對PCB元件造成不良影響。因此，必須對電路板進行徹底的清潔。但SMD尺寸較小，非焊接件之間的間隙越來越小。徹底清潔已不再可能。更重要的是環境保護。CFCs對大氣臭氧層造成破壞，必須禁止CFCs作為主要清潔劑。解決上述問題的有效方法是在電子組裝領域採用免清洗技術。事實證明，在氮氣中添加少量定量的甲酸HCOOH是一種有效的免清洗技術，焊接後不需要任何清潔，沒有任何副作用或任何殘留物的擔憂。