氮氣回流焊中監測PPM級微量氧濃度的重要性

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氮氣回流焊接是電子制造業中用于創建堅固、可靠焊點的重要工藝。通過在回流爐中用氮氣替換環境空氣，可以最大限度地減少氧化——這是印刷電路板（PCB）缺陷的常見原因。隨著設備變得越來越小、復雜，氮氣回流焊接在消費電子、汽車和航空航天等行業中的應用越來越廣泛。工采網將探討氮氣回流焊接的工作原理及其重要性，并重點討論為什么需要監測PPM級微量氧濃度。

1. 什么是氮氣回流焊？
氮氣回流焊接是一種專門的PCB組裝方法，在氮氣回流爐中使用氮氣（N?）來創造無氧環境。這種氮氣回流工藝控制對于防止氧化至關重要，尤其是在無鉛氮氣回流應用中。在此過程中，焊膏被加熱熔化，并將元件粘合到電路板上。通過取代氧氣，氮氣可防止氧化，從而提高焊點質量。

2. 氮氣回流焊接的優勢

• 防止氧化：氮氣環境消除焊接表面和元件引線的氧化，使接頭更光亮、導電性更好，并減少裂縫或空洞等缺陷。
• 改善焊料潤濕性：在富氮環境中，熔融的焊料會更均勻地分布在金屬焊盤上，提高粘附強度和可靠性。
• 減少空洞形成：較低的氧含量可最大程度地減少焊料凝固過程中的氣體滯留。
• 提高產量：一致的焊接質量可減少返工率、降低成本并加快復雜PCB的上市時間。
• 與無鉛合金的兼容性：精確的氮氣回流工藝控制（≤50 ppm O?）減輕了SAC305等合金的氧化風險。
  

監測PPM級微量氧濃度的重要性1. 防止氧化
在氮氣回流焊接過程中，氧氣的存在會導致焊接表面氧化，影響焊點的質量和可靠性。特別是在無鉛焊接應用中，氧化問題更為嚴重。因此，必須嚴格控制氧濃度，通常要求保持在100 ppm以下，甚至更低（如50 ppm或20 ppm），以確保最佳的焊接效果。
2. 改善焊料潤濕性
在富氮環境中，熔融的焊料更容易潤濕金屬焊盤，形成更牢固的連接。微量氧濃度的監控有助于維持這一理想環境，確保焊料能夠均勻分布并形成高質量的焊點。
3. 減少空洞形成
較低的氧含量可以減少焊料凝固過程中氣體的滯留，從而降低空洞形成的概率。這對于高頻電路和小型化元件尤為重要，因為這些應用對焊點的質量要求極高。
4. 提高生產效率
通過實時監測和控制焊接區域的氧氣濃度，可以顯著提高焊接質量和穩定性，減少返工率，加快生產速度，從而提高整體生產效率。
氮氣回流焊濃度標準

它通常涉及將氮氣泵入回流爐。此操作將氧氣降低到可以忽略不計的水平，測量單位為 百萬分之一 （PPM）。PPM值變化，實現以下質量和效率水平。

• 10 PPM 或 99.999% 純度 – 適用于高端應用。
• 100 PPM 或 99.99% 純度 – 卓越的可焊性和準確度。
• 100 至 1,000 PPM – 良好的潤濕性。
• 1,000 至 2,000 PPM – **的范圍之一，但效果一般
• 高達 20,000 PPM – 成本較低，但不適用于某些電路板類型
  

相比之下，大氣中氧氣含量為 21%，相當于 210,000 PPM。這個水平相當高，必須降低。為保持精確的氮氣純度對于成功至關重要。行業指南建議回流區的氧氣含量低于 100 ppm，但標準因應用而異：

• 消費電子產品：500–1,000 ppm（對于智能手機而言具有成本效益）
• **器械：<500 ppm（符合 ISO 13485 排空要求）
• 航空航天：<50 ppm（符合 MIL-STD-883 標準）
  

氮氣純度使用在線氧氣傳感器進行監控，如果超出閾值，則會觸發警報。制造商通常將氮氣系統與實時數據記錄配對，以確保可追溯性和合規性。
工采網引進的奧地利SENSORE 微量氧離子流氧氣傳感器- SO-B0-001是一款基于極限電流原理的微量氧傳感器，可以在焊接設備環境中穩定運行。傳感器檢測范圍0-1000ppm氧氣，最高可以在350℃環境工作，全量程精度20ppm，通過實時監測和控制焊接區域的氧氣濃度，傳感器可以顯著提高焊接質量、穩定性和生產效率，是確保焊接過程順利進行和最大化效益的關鍵步驟。
氮氣回流焊的常見應用在需要超可靠、無氧化焊點的行業中，氮氣回流焊接是必不可少的。它能夠保護敏感元件并增強焊點完整性，非常適合：

• 消費類電子產品：焊接智能手機、可穿戴設備和物聯網設備中的微型組件（例如微型 BGA）。
• 汽車系統：確保暴露在極端溫度下的 ADAS 模塊、EV 電池和信息娛樂系統的連接持久耐用。
• **器械：制造不能出現故障的植入式電子設備和診斷工具。
• 航空航天/國防：為關鍵任務環境生產抗輻射航空電子設備和衛星 PCB。
• 工業設備：為惡劣的操作條件構建強大的電源逆變器、機器人和自動化控制器。
  

結論

氮氣回流焊接通過創造無氧環境，有效防止氧化，提升焊點質量和可靠性。監測PPM級微量氧濃度是確保這一工藝成功的關鍵步驟。通過使用如SENSORE微量氧離子流氧氣傳感器-SO-B0-001這樣的高精度傳感器，可以實時監控并控制氧氣濃度，確保焊接過程順利進行，最大化生產效益。如果您希望了解更多關于如何在您的項目中應用這些先進的離子流氧氣傳感器技術，請隨時聯系工采網，工采網技術工程師將為您提供專業的建議和支持。通過合理選擇和應用這些技術，您可以顯著提升焊接質量，確保產品的可靠性和耐用性。