在现代SMT（表面贴装技术）贴片生产中，回流焊是至关重要的环节，它通过加热焊膏使电子元器件与PCB（印制电路板）实现电气和机械连接。为了获得更高质量、更可靠的焊接效果，越来越多的SMT产线选择在回流焊炉中使用氮气保护。而SMT制氮机正是提供这种高质量氮气的关键设备。

一、回流焊为何需要氮气保护？

在传统的回流焊过程中，炉膛内主要是空气环境。高温下的空气中含有氧气，容易与熔融的焊锡发生氧化反应，导致一系列焊接缺陷：

焊点氧化： 降低焊锡的润湿性，影响焊料与焊盘和元器件引脚之间的良好结合，导致虚焊、假焊等问题。

锡珠产生： 氧化会增加焊锡的表面张力，更容易形成细小的锡珠，影响产品外观和电气性能。

助焊剂残留： 氧化会影响助焊剂的挥发和分解，导致残留物增多，可能腐蚀焊点或影响电气绝缘。

焊接不良： 严重的氧化会阻碍焊料的流动和铺展，导致桥连、开路等焊接不良。

二、SMT制氮机的工作原理

SMT制氮机是一种利用物理方法将空气中的氮气和氧气分离的设备，主要有两种技术：

变压吸附（PSA）制氮机：

利用碳分子筛（CMS）对氧气和氮气在不同压力下吸附能力的差异。

加压时，CMS优先吸附氧气、二氧化碳和水分，氮气则作为产品气输出。

减压时，CMS脱附吸附的杂质，实现再生。

通过两个或多个吸附塔的交替切换，实现连续的氮气输出。

PSA制氮机可以产生高纯度的氮气（99%以上）。

膜分离制氮机：

利用高分子膜对不同气体分子渗透速率的差异。

压缩空气通过膜组件时，氧气、水分等小分子气体比氮气更容易透过膜，从而在膜的另一侧富集得到氮气。

膜分离制氮机结构简单、能耗较低，但氮气纯度通常低于PSA制氮机（一般在95%-99.5%之间）。

三、SMT制氮机在回流焊中的作用

引入SMT制氮机并向回流焊炉内充入高纯度氮气，可以显著改善焊接质量，其主要作用如下：

防止和减少氧化： 氮气是一种惰性气体，可以有效隔绝空气中的氧气，抑制焊锡在高温下的氧化反应，保持焊点的光亮和润湿性。

提高焊接润湿性，加快润湿速度： 在无氧或低氧环境下，熔融焊锡的表面张力降低，更容易铺展和润湿焊盘及元器件引脚，形成良好的冶金结合。

减少锡珠的产生，避免桥连： 良好的润湿性有助于焊料的定向流动，减少因润湿不良导致的锡珠和桥连等缺陷。

减少助焊剂残留： 氮气环境有助于助焊剂的充分挥发和分解，减少焊接后的残留物，提高产品的可靠性。

提高焊接可靠性： 通过减少氧化和焊接缺陷，氮气回流焊可以显著提高焊点的强度和可靠性，降低产品失效的风险。

适用于无铅焊接： 无铅焊料的活性相对较低，在空气环境下更容易发生氧化，导致焊接困难。氮气保护对于无铅焊接尤为重要，可以提高无铅焊接的良率和可靠性。

四、氮气回流焊的应用

氮气回流焊技术已广泛应用于对焊接质量和可靠性要求较高的电子产品制造领域，例如：

汽车电子： 汽车电子产品对可靠性要求极高，氮气回流焊是保障其质量的关键工艺。

航空航天： 航空航天电子产品的工作环境恶劣，氮气回流焊可以确保其在极端条件下的可靠性。

医疗电子： 医疗电子产品直接关系到患者的生命安全，高质量的焊接至关重要。

高端消费电子： 随着消费者对电子产品质量要求的提高，氮气回流焊也逐渐应用于高端消费电子产品的制造。

高密度组装（HDI）： 对于元器件密度高、引脚间距小的HDI板，氮气回流焊可以有效减少焊接缺陷。

五、总结

SMT制氮机通过提供高纯度的氮气，在回流焊过程中营造一个低氧或无氧的环境，有效地防止和减少焊点的氧化，提高焊接润湿性，减少焊接缺陷，从而显著提升焊接质量和可靠性。随着电子产品对质量要求的不断提高，氮气回流焊技术及其关键设备SMT制氮机将在SMT行业中发挥越来越重要的作用。企业应根据自身的生产需求、产品特点和预算等因素，选择合适的SMT制氮机和氮气回流焊工艺，以提升产品的竞争力和市场价值。