氮气保护电子组装中的应用

铅钎料的高熔点、差润湿性给 SMT 传统的焊接工艺带来了很大冲击，并且对焊点质量也产生了很大的影响。为了防止氧化，改善钎料与焊盘、元件引脚之间的润湿性，提高产品合格率，目前在电子组装中普遍采用氮气保护。

氮气保护电子组装中的应用

氮气对缺陷率的影响

氮气保护可以降低焊接缺陷率(一般为50%~60%)，特别是减少桥连从而提高成品率，节省返修成本，但并不是绝对的减少焊接缺陷，其与PCB表面涂层有关。

研究人员使用无VOC焊剂、HASL和OSP两种表面材料的PCB进行试验，结果发现：1)对于HASL涂层材料，焊接缺陷主要为桥连且与氮气浓度没有直接的关系;PCB的填充性也不好，而当对焊剂的涂敷量增加15%，即从450 μg/in 2 增加到525 μg/in 2 ，PCB的填充性变好，即焊剂对填充性影响大于焊接气氛。2)对于OSP涂层材料，当氮气浓度降低到99%时，缺陷率增加了一倍，从1040 dpm增加到2079 dopm，当氮气浓度降低到97%时，缺陷增加到2772 dpm，原因可能是其工艺窗口比较窄，可焊性不好。

值得注意的是：对于ENIG涂层材料，焊剂对可焊性影响不是很突出，而是氮气环境中显示出更好的可焊性，即在波峰焊中采用氮气保护要比焊剂效果好。

氮气使用的必要性

尽管焊膏中焊剂的化学性能在不断改善，润湿性改善方面也不能起决定性作用，但惰性气体保护仍然被应用于再流焊工艺中。元件的湿度敏感等级限制、产品的高质量和可靠性的要求、无铅焊接工艺都要求使用氮气。另外考虑到有时需要使用低固体、低活性、免清洗、低残留焊膏，也常常需要氮气保护。除非使用熔点较低(与有铅合金相当)的合金钎料，且耐氧化性也与有铅合金相当，或者当设备温度爬升能力很好，能使用 170℃(与有铅合金相当)以下的预热温度。

氮气对焊点组织的影响

对扩展试样切片后进行分析，空气中与氮气下焊点组织如图 9 所示，可以看出在氮气下焊点内气孔小、数量少，且结晶颗粒细小。氮气保护下，无铅钎料润湿力增大，润湿时间减小。大的润湿力和短的润湿时间反映更好的润湿性，相同的钎料量覆盖面就大而薄，减少焊剂卷入的机会，从而导致低的空洞率。氮气保护下之所以晶粒细化，主要原因是再流焊炉内再流区与冷却区之间的氮气风刀喷出的低温氮气，致使裸露焊点快速冷却，从而使晶粒细密。

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