回流焊炉在什么情况下要加氮气（N2）？氮气回流焊接的优缺点是什么？
发布时间 : 2021-05-13 阅读量：7142 打印本页 收藏此页
很多搞电子制造的朋友问，买回流焊炉到底是否要买带氮气模块的？我一般会问：你是做什么产品的？你的客户有社么要求？如果客户是做中高端产品、汽车电子、航天军工等方面的，那他们对回流焊接的品质、可靠性等要求一定都很高，你要做他们的生意，那就要买带氮气的回流焊炉子。
紧接着的问题就来了，回流焊炉加氮气（N2）到底有什么用呢？为什么加了氮气焊接品质就会高呢？下面简单给你介绍一下。
回流焊炉加氮气（N2），最主要的作用在于可以降低焊接表面的氧化，提高焊接的润湿性。大家知道，如果不加氮气，那炉子里都是空气，空气里的氧气在高温下，容易让焊接面的元器件或锡膏、助焊剂产生氧化，而如果加了氮气，因为氮气是一种惰性气体（inert gas），不易与金属等产生化合物，所以也可以避免空气中的氧气与金属接触产生氧化反应。
使用氮气可以改善PCB焊接的原理是什么呢？首先，充氮气焊接时，因为氮气环境下焊锡的表面张力会小于暴露于大气环境的张力，这使得焊锡的润湿性和流动性都得到大幅改善。其次，氮气可以把原本空气中的氧气（O2）及可污染焊接表面的物质浓度大幅降低，从而极大地降低了焊锡在高温时的氧化作用，特别是在第二面回流焊品质的提升上收益更大。所以，印刷电路板（PCB）在第一面（1st side）过回焊（reflow）时，电路板第二面（2nd side）的表面处理，实际上也同时经历着相同的高温，电路板的表面处理会因高温而被破坏，特别是使用OSP表面处理的PCB板子，而且在高温下氧化作用会急速的进行，而加了氮气之后，就可以在第一面过回流焊时，大大降低第二面表面处理的氧化程度，使其可以撑到第二面过炉时，得到最佳的焊接效果。
另外，如果过完第一面回流焊后电路板闲置暴露于空气中时间过久才进行第二面回流焊，也容易造成氧化问题，而让第二面回流焊时产生拒焊或空焊的问题。
这时候ENIG板子的优点就显现出来了，因为ENIG的表面处理为金（Gold），在目前的回流焊温度下，其第二面表面处理几乎不会有氧化的问题。喷锡或化锡板则会因为第一次回流焊高温，而提前在第二面未焊接前就产生IMC，影响第二面回流焊的可靠度。
不过要强调，虽然充氮气焊接能大幅降低或者避免氧化，但氮气并不是解决氧化问题的法宝，氮气也仅对轻微氧化可以产生补救的效果，并不能真正解决已经出现的氧化。如果零件或者是电路板的表面已经严重氧化，氮气是无法使其起死回生的。而且如果在储存及作业过程中可以确保PCB的表面处理及零件不会氧化，那么加氮气基本上没有太大的作用，最多就是可以促进焊锡的流动、增加爬锡的高度。但是，实际操作过程中，还真没有几家公司能百分之百地确保其PCB及零件的表面处理没有氧化的。所以，现实中基本上还是需要加氮气。
上面说了一些加氮气焊接的优点，但回流焊炉使用氮气并不是没有缺点。
首先，加氮气需要增加成本，加的就是钱，除非你能从客户那里收回更多的钱。
其次，因为氮气可以促进焊锡的流动效果，焊锡的流动性太好，这使得对焊接零部件的加温效果也会很好，这个效果对大部分零件是有好处的，但是却可能会恶化电阻电容这种小零件（small-chip），产生小零件的“墓碑效应”。因为零件一端先融锡，而一端还没有融锡，先融锡的一端内聚力加强后，就会开始拉扯零件，未融锡的一端如果拉不住零件，最后就形成立碑的问题。根据经验，墓碑问题特别容易发生在0603与0805大小的小电阻及电容上，因为这个尺寸及锡膏印刷的距离比较容易立起零件。
最后，在SMT贴片打样或加工过程中，氮气也会增加焊锡的“灯芯效应”，充氮焊接时，锡膏可以沿着零件焊脚的表面爬锡爬的更高，这对某些零件的焊脚可能是加分，但是对某些连接器可能就是减分了，因为连接器的焊脚再往上，通常是与其他零件连接的接触点，这些接触点如果吃锡，可能会造成其它问题，而且现在的连接器脚间距非常窄，焊锡往上爬就可能造成短路的风险。
总结来看，万事万物都是有利有弊，关键是对症下药，看弊大于利还是利大于弊。简而言之：
1、回流焊加氮气的优点如下：
1）减少PCB过炉氧化；
2）提升焊接能力；
3）增强焊锡性；
4）减少空洞率（void）。因为锡膏或焊垫的氧化降低，空洞自然就减少了。
2、回流焊加氮气也有如下缺点：
1）增加了成本；
2）增加墓碑效应的几率；
3）增加灯芯效应的几率；
3、什么样的PCB电路板或零部件适合使用氮气回流焊接呢？
1）OSP表面处理双面回流焊的板子，适合使用氮气；
2）零件或电路板吃锡效果不好时，可以使用充氮气焊接；
3）使用氮气后要注意检查墓碑不良是否增加，也要检查连接器焊脚爬锡是否过高。
希望大家通过选择合适的回流焊炉，制造出高质量的产品，获得更好的效益。
