回流焊爐在什么情況下要加氮氣（N2）？氮氣回流焊接的優(yōu)缺點是什么？
發(fā)布時間 : 2021-05-13 閱讀量：9067 打印本頁 收藏此頁
很多搞電子制造的朋友問，買回流焊爐到底是否要買帶氮氣模塊的？我一般會問：你是做什么產(chǎn)品的？你的客戶有社么要求？如果客戶是做中高端產(chǎn)品、汽車電子、航天軍工等方面的，那他們對回流焊接的品質(zhì)、可靠性等要求一定都很高，你要做他們的生意，那就要買帶氮氣的回流焊爐子。
緊接著的問題就來了，回流焊爐加氮氣（N2）到底有什么用呢？為什么加了氮氣焊接品質(zhì)就會高呢？下面簡單給你介紹一下。
回流焊爐加氮氣（N2），最主要的作用在于可以降低焊接表面的氧化，提高焊接的潤濕性。大家知道，如果不加氮氣，那爐子里都是空氣，空氣里的氧氣在高溫下，容易讓焊接面的元器件或錫膏、助焊劑產(chǎn)生氧化，而如果加了氮氣，因為氮氣是一種惰性氣體（inert gas），不易與金屬等產(chǎn)生化合物，所以也可以避免空氣中的氧氣與金屬接觸產(chǎn)生氧化反應。
使用氮氣可以改善PCB焊接的原理是什么呢？首先，充氮氣焊接時，因為氮氣環(huán)境下焊錫的表面張力會小于暴露于大氣環(huán)境的張力，這使得焊錫的潤濕性和流動性都得到大幅改善。其次，氮氣可以把原本空氣中的氧氣（O2）及可污染焊接表面的物質(zhì)濃度大幅降低，從而極大地降低了焊錫在高溫時的氧化作用，特別是在第二面回流焊品質(zhì)的提升上收益更大。所以，印刷電路板（PCB）在第一面（1st side）過回焊（reflow）時，電路板第二面（2nd side）的表面處理，實際上也同時經(jīng)歷著相同的高溫，電路板的表面處理會因高溫而被破壞，特別是使用OSP表面處理的PCB板子，而且在高溫下氧化作用會急速的進行，而加了氮氣之后，就可以在第一面過回流焊時，大大降低第二面表面處理的氧化程度，使其可以撐到第二面過爐時，得到最佳的焊接效果。
另外，如果過完第一面回流焊后電路板閑置暴露于空氣中時間過久才進行第二面回流焊，也容易造成氧化問題，而讓第二面回流焊時產(chǎn)生拒焊或空焊的問題。
這時候ENIG板子的優(yōu)點就顯現(xiàn)出來了，因為ENIG的表面處理為金（Gold），在目前的回流焊溫度下，其第二面表面處理幾乎不會有氧化的問題。噴錫或化錫板則會因為第一次回流焊高溫，而提前在第二面未焊接前就產(chǎn)生IMC，影響第二面回流焊的可靠度。
不過要強調(diào)，雖然充氮氣焊接能大幅降低或者避免氧化，但氮氣并不是解決氧化問題的法寶，氮氣也僅對輕微氧化可以產(chǎn)生補救的效果，并不能真正解決已經(jīng)出現(xiàn)的氧化。如果零件或者是電路板的表面已經(jīng)嚴重氧化，氮氣是無法使其起死回生的。而且如果在儲存及作業(yè)過程中可以確保PCB的表面處理及零件不會氧化，那么加氮氣基本上沒有太大的作用，最多就是可以促進焊錫的流動、增加爬錫的高度。但是，實際操作過程中，還真沒有幾家公司能百分之百地確保其PCB及零件的表面處理沒有氧化的。所以，現(xiàn)實中基本上還是需要加氮氣。
上面說了一些加氮氣焊接的優(yōu)點，但回流焊爐使用氮氣并不是沒有缺點。
首先，加氮氣需要增加成本，加的就是錢，除非你能從客戶那里收回更多的錢。
其次，因為氮氣可以促進焊錫的流動效果，焊錫的流動性太好，這使得對焊接零部件的加溫效果也會很好，這個效果對大部分零件是有好處的，但是卻可能會惡化電阻電容這種小零件（small-chip），產(chǎn)生小零件的“墓碑效應”。因為零件一端先融錫，而一端還沒有融錫，先融錫的一端內(nèi)聚力加強后，就會開始拉扯零件，未融錫的一端如果拉不住零件，最后就形成立碑的問題。根據(jù)經(jīng)驗，墓碑問題特別容易發(fā)生在0603與0805大小的小電阻及電容上，因為這個尺寸及錫膏印刷的距離比較容易立起零件。
最后，在SMT貼片打樣或加工過程中，氮氣也會增加焊錫的“燈芯效應”，充氮焊接時，錫膏可以沿著零件焊腳的表面爬錫爬的更高，這對某些零件的焊腳可能是加分，但是對某些連接器可能就是減分了，因為連接器的焊腳再往上，通常是與其他零件連接的接觸點，這些接觸點如果吃錫，可能會造成其它問題，而且現(xiàn)在的連接器腳間距非常窄，焊錫往上爬就可能造成短路的風險。
總結(jié)來看，萬事萬物都是有利有弊，關(guān)鍵是對癥下藥，看弊大于利還是利大于弊。簡而言之：
1、回流焊加氮氣的優(yōu)點如下：
1）減少PCB過爐氧化；
2）提升焊接能力；
3）增強焊錫性；
4）減少空洞率（void）。因為錫膏或焊墊的氧化降低，空洞自然就減少了。
2、回流焊加氮氣也有如下缺點：
1）增加了成本；
2）增加墓碑效應的幾率；
3）增加燈芯效應的幾率；
3、什么樣的PCB電路板或零部件適合使用氮氣回流焊接呢？
1）OSP表面處理雙面回流焊的板子，適合使用氮氣；
2）零件或電路板吃錫效果不好時，可以使用充氮氣焊接；
3）使用氮氣后要注意檢查墓碑不良是否增加，也要檢查連接器焊腳爬錫是否過高。
希望大家通過選擇合適的回流焊爐，制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品，獲得更好的效益。
