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PCBA大講堂:SMT回流焊爐加氮?dú)?N2)的優(yōu)缺點(diǎn)探討

發(fā)布時(shí)間 :2018-08-31 09:17 閱讀 : 來(lái)源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA加工部
PCBA加工制程中SMT回流焊爐加氮?dú)?N2)最主要用途在降低焊接面氧化,提高焊接的潤(rùn)濕性,因?yàn)榈獨(dú)鈱儆诙栊詺怏w(inert gas)的一種,不易與金屬產(chǎn)生化合物,也可以避免空氣中的氧氣與金屬接觸產(chǎn)生氧化的反應(yīng)。
 
而使用氮?dú)饪梢?span style="color:#0000ff;">改善SMT焊接性的原理(機(jī)理)是基于氮?dú)猸h(huán)境下焊錫的表面張力會(huì)小于暴露于大氣環(huán)境,使得焊錫的流動(dòng)性與潤(rùn)濕性得到改善。其次是氮?dú)獍言究諝庵械难鯕?O2)及可污染焊接表面的物質(zhì)溶度降低,大大的降低了焊錫高溫時(shí)的氧化作用,尤其在第二面回流焊品質(zhì)的提昇上助益頗大。
 
所以其實(shí)印刷電路板(PCB)在第一面(1st side)過(guò)回流焊(reflow)時(shí),電路板第二面(2nd side)的表面處理實(shí)際上也同時(shí)經(jīng)歷著相同的高溫,電路板的表面處理會(huì)因高溫而有被破壞,特別是使用OSP表面處理的板子,而且氧化作用在高溫下也正急速的進(jìn)行著,加了氮?dú)夂缶涂梢栽诘谝幻孢^(guò)回流焊時(shí)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(guò)爐得到最佳焊接效果。
 
另外,如果過(guò)完第一面回流焊后電路板閑置暴露于空氣中時(shí)間過(guò)久才進(jìn)行第二面回流焊,也容易造成氧化問(wèn)題而讓第二面回流焊時(shí)產(chǎn)生拒焊或空焊的問(wèn)題。
 
這種時(shí)候ENIG板子的優(yōu)點(diǎn)就顯現(xiàn)出來(lái)了,因?yàn)镋NIG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(huì)有氧化的問(wèn)題。噴錫或化錫板則會(huì)因?yàn)榈谝淮位亓骱父邷兀崆霸诘诙嫖春附忧熬彤a(chǎn)生IMC,影響第二面回流焊的可靠度。
 
對(duì)ENIG及噴錫或化錫板焊皆有興趣的朋友可以參考本部落格的相關(guān)文章: 
整理幾種常見(jiàn)PCB表面處理的優(yōu)缺點(diǎn) 
無(wú)鉛噴錫板(HASL)上錫不良原因
ENIG表面處理是什么電路板?有何優(yōu)缺點(diǎn)? 
ENIG表面處理PCB焊墊的兩大潛在問(wèn)題(黑鎳與富磷層)及預(yù)防措施
 
不過(guò),深圳宏力捷必須要強(qiáng)調(diào)「氮?dú)獠⒉皇墙鉀Q氧化的萬(wàn)靈丹」,如果零件或是電路板的表面已經(jīng)嚴(yán)重氧化,氮?dú)馐菬o(wú)法使其起死回生的,而且氮?dú)庖矁H對(duì)輕微氧化可以產(chǎn)生補(bǔ)救的效果(是補(bǔ)救,不是解決)。其實(shí),儲(chǔ)存及作業(yè)過(guò)程中只要可以確保PCB的表面處理及零件不會(huì)產(chǎn)生有氧化,加氮?dú)饣旧蠜](méi)有太大的作用,最多就是促進(jìn)焊錫的流動(dòng)、增加爬錫的高度。但是,話又說(shuō)回來(lái),還真沒(méi)幾家公司可以百分百確保其PCB及零件表面處理沒(méi)有氧化的。
 
前說(shuō)了許多氮?dú)獾膬?yōu)點(diǎn),話說(shuō)回來(lái)「回流焊爐(Reflow oven)」使用氮?dú)獠⒉皇前倮鵁o(wú)害,先不說(shuō)加氮?dú)狻笩X」的問(wèn)題,就因?yàn)榈獨(dú)饪梢源龠M(jìn)焊錫的流動(dòng)效果,所以才會(huì)出問(wèn)題,聽(tīng)起來(lái)怪怪的?
 
電阻電容墓碑效應(yīng)因?yàn)楹稿a的流動(dòng)太好也意味著加溫效果較好,這個(gè)效果對(duì)大部分零件有好處,但是可能會(huì)惡化電阻電容這種小零件(small-chip)的「墓碑效應(yīng)(Tombstone effect)」,因?yàn)榱慵欢讼热阱a而一端未融錫,先融錫的一端內(nèi)聚力加強(qiáng)后就會(huì)開(kāi)始拉扯零件,未融錫端拉不住零件,最后形成立碑,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)贡畣?wèn)題特別容易發(fā)生在0603與0805大小的小電阻及電容上,因?yàn)槠涑叽缂板a膏印刷距離剛好容易立起零件。
 
另外,氮?dú)庖矔?huì)增加焊錫的「燈芯效應(yīng)」,讓錫膏可以沿著零件焊腳的表面爬錫更高,這對(duì)某些零件焊腳可能是加分,但是對(duì)某些連接器可能就是剪分,因?yàn)檫B接器的焊腳再往上通常是與其他零件連接的接觸點(diǎn),這些接觸點(diǎn)如果吃錫可能會(huì)造成其他問(wèn)題,而且現(xiàn)在的連接器腳間距很窄,焊錫往上爬可能有短路的風(fēng)險(xiǎn)。
 
--- 來(lái)總結(jié)一下前面的觀點(diǎn) ---
回流焊加氮?dú)獾膬?yōu)點(diǎn):
? 減少過(guò)爐氧化
? 提升焊接能力
? 增強(qiáng)焊錫性
? 減少空洞率(void)。因?yàn)殄a膏或焊墊的氧化降低,空洞自然就減少了。
 
回流焊加氮?dú)獾娜秉c(diǎn):
? 燒錢
? 增加墓碑的機(jī)率
? 增強(qiáng)燈芯效應(yīng)
 
什么樣的電路板或零件適合使用氮?dú)饣亓骱福?/strong>
? OSP表面處理雙面回流焊的板子適合使用氮?dú)狻?/div>
? 零件或電路板吃錫效果不好時(shí)可以使用。
? 使用氮?dú)夂笮枳⒁饽贡涣际欠裨黾?,也要檢查連接器焊腳爬錫是否過(guò)高?


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