本文关键词:波峰焊 波峰焊机 无铅波峰焊
在波峰焊过程中使用氮气，以形成一个惰性保护层来尽量减少焊料氧化是一项广为人知的技术，该技术不仅节省焊料，降低维护要求，而且提高焊料的润湿性，并可确保焊点的质量。这种氮气保护技术可应用于现有的波峰焊机，只需要在锡锅中安装一个内部装有氮气管的保护罩（见图1）即可。因为氮气层可以覆盖整个锡锅，从而降低焊料氧化比例。 众所周知，在波峰焊中使用氮气保护可以显著降低锡渣的产生量并提高焊锡的润湿性能。对于无铅波峰焊来说，氮气焊接保护具有更大的好处。但是，目前仍然缺少一种成熟的波峰焊氮气保护技术,本文介绍了一种适用于波峰焊的新型氮气保护系统，它使这项技术更具有成本效益，使用更加简便。实验室试验数据和生产试验数据均表明，这种技术具有以下优势：
a、低氮气消耗量；
b、低改造成本；
c、降低焊接缺陷率。
d、低氮气管堵塞概率；
e、极少锡渣形成；
f；节省助焊剂使用量；
g、减少机器的清洁次数；
但是，目前仍然缺乏一个成熟的波峰焊氮气保护技术，这在很大程度上阻碍了氮气焊接技术的推广应用。具体来说，要取得技术突破，
就需要解决以下几个问题：http://www.smtvsmt.com
a、改造工作必须尽可能简单，以降低成本。
b、锡波表面上的氧气浓度必须低于可接受的水平，以达到低锡渣产生率和低焊接缺陷率目标；
c、必须尽量减少氮气消耗量，以提高该技术的性价比；
d、必须防止焊料飞溅以及助焊剂蒸汽堵塞氮气管，以确保氮气管的导通和持久工作要求；
在电子行业，随着无铅焊接逐步取代有铅焊接，氮气保护在波峰焊中的价值进一步提升，因此，在无铅波峰焊工艺中，由于锡渣而产生的成本浪费造成的经济损失要大得多。此外，与传统有铅焊接相比，无铅焊接的焊料润湿性先天不足，而且无铅焊点在形成过程中更易氧化,本文介绍了新一代波峰焊氮气保护系统的最新研发成果，该系统解决了上述难题，实验室和生产试验数据表明，这项已取得专利的新技术具有出色的性能和诸多优势。
技术研发
氮气管的选择
氮气管的参数经过优化，以形成层流状的氮气保护层，有利于减少焊接区域外空气的渗入。氮气波峰焊惰性保护系统使用的氮气管通常是使用多孔不锈钢管制成。我们对氮气管的气体渗透性进行了详细的研究，如表1所示，
三根氮气管分别被评定为A、B和C级，其中A级具有最小的孔隙率，C级具有最大的孔隙率，较高的孔隙率源于较大的孔径。
氮气管上下游之间平均压力的计算公式如下：http://www.smtvsmt.com
三维计算模型
三维计算模型用于评估和优化氮气保护系统的设计和估算各种不同工艺条件下的氮气保护性能。为了进行建模计算，我们再次采用前面的层流试验结果以获得必要的建模参数，例如，氮气管中的气流的阻力等。图3是沿氮气管壁压力下降与氮气管单位面积氮气流速的对数坐标图，氮气管的气流阻力根据氮气管对应曲线的斜率估计得出。
氮气管的防堵塞
众所周知，在波峰焊运行期间，氮气保护系统的氮气管容易发生堵塞。堵塞通常是由于焊料飞溅或助焊剂污染所造成的。堵塞导致氮气管的氮气层流不均匀，极大地降低了氮气保护的效果。清洗氮气管的表面残留物特别困难，最终必须更换氮气管，这大大增加了成本,具体地说,在波峰焊过程中，当线路板进入焊接区时，液态的助焊剂会均匀的喷到线路板上，其余部分在线路板进入锡锅波峰时挥发，一部分在线路板进入预热区时蒸发，特别是当线路板接触到波峰时，挥发得更快。当温度低于助焊剂的沸点（约150℃）时，助焊剂蒸汽可凝结在固体的表面，而接近波峰焊区域的氮气管很容易被助焊剂蒸汽凝结物堵塞；此外，当线路板接触到波峰时，其上的助焊剂残留物可能会污染熔融焊料，当熔融焊料接触氮气管时，这些残留物可能会沉积在氮气管表面。为了防止氮气管堵塞，有必要消除液相污染和气相凝结,一般来说，双波峰焊氮气保护系统的保护罩内部有三根氮气管，它们分别位于扰流波的前部、平流波的后部和二者之间。中间氮气管极易受到两端焊料飞溅和助焊剂污染，这主要归因于波峰的持续动态运动和波峰间狭小的空隙。前面的氮气管非常接近熔融焊料表面，很容易通过直接接触熔融焊料受到污染；后面的氮气管由于距离熔融焊料表面较远，其相对较低的温度可使助焊剂蒸汽凝结在氮气管表面,为了防止前端和后端氮气管受到熔融焊料飞溅和助焊剂蒸汽凝结而污染，一种设计方案是将前端和后端氮气管置于锡锅之外。为了保持气体流通，每根氮气管之间留有一个气道。这种设计的目的是确保每根氮气管的气体单向流入锡锅，从而消除或减少助焊剂蒸汽在氮气管表面的凝结。如前所述，助焊剂残留物可以与熔融焊料混合，从而在氮气管接触熔融焊料时沉积在氮气管表面。我们正在考虑多种选择方案，以减少或消除这个问题。
防止中间氮气管堵塞是一个复杂的挑战，因为堵塞可能是由于焊料飞溅、助焊剂凝结或与熔融焊料直接接触所造成的。为了解决前面两个问题，一种设计方案是提高中间氮气管的温度，具体的做法是在中间氮气管上安装一个金属鳍片，即将金属鳍片插入熔融焊料（见图6）。通过保持高于焊料熔点的氮气管温度，可以防止焊料飞溅物固化，并避免助焊剂蒸汽凝结在表面上；这种设计利用了氮气管表面的高表面张力和非润湿性，可以使飞溅的焊料自动滑落
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