第一部分 無鉛焊接與氮氣
 
為什么要導入無鉛工藝：
  鉛是一種有毒的重金屬，人體過量吸收鉛會引起中毒，攝入低量的鉛則可能對人的智力、神經系統和生殖系統造成影響，全球電子裝聯行業每年要消耗大約６００００噸左右的焊料，而且還在逐年增加，同此形成的含鹽的工業渣滓嚴重污染環境，因此減少鉛的使用已成為全世界關注的焦點，歐洲、日本許多大公司正在大力加速無鉛替代合金的開發，并已規劃在２００２年開始在電子產品裝配中逐步減少鉛的使用。（傳統的焊料成份６３Ｓn/３７Ｐb，在目前的電子裝聯行業，鉛被廣泛使用）
  歐盟組織２００６年開始逐步導入無鉛工藝（醫療電子行業推遲到２００８年），７月之前全面導入無鉛工藝。電子整機行業的無鉛化技術發展是國際信息產業工業發展的必然趨勢，我國信息產業部也要求在２００６年７月１日前，全國實現電子信息產品的無鉛化。
 
導入無鉛工藝為什么用氮氣：無鉛化對再流焊設備提出了許多新的要求，主要包括：更高的加熱能力、空載和負載狀態下的熱穩定性、適合高溫工作的材料、良好的熱絕緣、優良的均溫性，氮氣防漏能力、溫度曲線的靈活性、更強的冷卻能力待。
 
無鉛化電子組裝中使用氮氣的必要性有以下幾點原則：
１、滿足歐美和日本等客戶的要求時；
２、使用高溫焊膏或固體、低活性（免清洗、低殘留）焊膏時；
３、釬焊比較昂貴的集成電路元器件、小體積元器件、細間距元器件、倒裝芯片和不可以反修元器件時；
４、多次過板組裝工藝或釬焊帶有ＯＰＳ鍍層的ＰＣＢ多次再流時；
５、釬焊無保護膜銅焊盤或儲存時間較長的電路板或可靠性。
  由于使用了氮氣，就需要對爐子進行投資主考慮耗用的氮氣量、氮氣源選擇和氮氣的價格，而且，了解后者更為重要。事實上，在焊接工藝中使用特殊氣氛惰性氮氣氛，可以使用焊接的產品在焊接過程中不會產生缺陷，能夠一次通過測試驗收，這樣即節省了郵缺陷帶來的返修成本和勞動力成本，也節省了工藝時間。雖然選購氮氣氛需要花費一定的資金，但比起焊缺陷帶來的返修成本要低得多。
  使用氮氣對焊接的好處：在回流焊中使用惰性氣體保護，已有較久歷史了，并已得到較大范圍的應用，一般都是選擇氮氣保護。
 
氮氣回流焊有以下優點：
1）防止減少氧化；
2）提高焊接潤濕力，加快潤濕速度；
3）減少錫球的產生，避免橋接，得到列好的焊接質量，特別重要的是，可以使用更低活性助焊劑的錫膏；
4）也能提高焊點的性能，減少基材的變色。
 
第二部份 無鉛焊爐用氮氣配置
對于每臺焊接爐的氮氣流量，我們通常這樣配置：
回流焊接爐：15-25m3/h
波峰焊接爐：15-18m3/h
 
另外有些特殊規格按實際流量計算。
氮氣純度：≥99.99%
氮氣壓力：0.4Mpa   0.6Mpa
氮氣露點：-40℃--60℃
 
焊接用氮氣來源和方式
  氮氣源的供應要考慮實際生產量而定，對于小批量生產，而且不間斷更換生產線的企業，可以采用罐裝液氮作為發生器，反之就要采有氮氣發生器來提供氮氣。
  當氮氣使用量很大，而且需要貨源非常穩定時，運用PSA技術制取氮氣的現場院發生器就更為安全穩定經濟實用了，所以大批量生產一般不推薦采用罐裝液氮。可根據實際生產量靈活搭配，生產柔性系數大，對于小批量，間斷性生產采用罐裝液氮較為合適。使用液氮其缺點也是很明顯的，需要停機進行氮氣更換，壓力不穩，使用到最后壓力不足，氧含量會隨之升高，而現場制氮裝置卻可以完全避免以上缺點。
  對于個企業來講，怎么樣進行決策，應該根據實際的生產量、生活長期性等因素來決定，擇優選擇。
 
兩種供氮方式成本分析：
  資本估算是可以量化，而在具體的生產中，實際資本投入一般要大于上述估算值。為了比較兩種氮氣供應系統的優缺點，暫不考慮不可量化因素。假設一電子組裝廠現有生產線15條，要進行無鉛回流焊生產工藝，下面對其舊生產線改造投資成本進行簡單的估算。
 
1）生產時氧含量控制在1000*10-6左右，每臺再流焊設備每小時消耗氮氣25m3，則15要線第小時共需要消耗氮氣375m3。氮氣供氣方式采用“一拖三”，接口處壓力取0.6MPa，氮氣源所需純度為99.999%。所需氮氣發生器共5套，每套設備價格約45萬元，則氮氣發生器設備投入成本：M1=45*5=225（萬元）
 
2）氮氣發生器每小時耗電量為55KW，設備服役期按照3000h（十年）計算，工業用電按照0.6元/度計算，則服役期內工業用電費用：M2=5*55*30000*0.6=49.5萬元
 
3）假設每年使用一套消耗品，那么服役期內所需要消耗品總費用為：M3=0.5*（5*5-5*1）=10（萬元）
 
4）占地費用暫不考慮，則無鉛氮氣保護再流焊氮氣總資本投入：M=M1+M2+M3=225+49.5+10=284.5萬元
 
5）每臺爐子每小時消耗氮氣成本：M=284.5/(30000*15)=6.3(元/h)
  如果使用罐裝液氮，每臺爐子每小時消耗氮氣375m3，每立方液氮可以汽化為643m3氮氣，則每立方液氮可以供應生產時間約為：T=VA/VN=643/375=1.7(小時)
  每臺爐子每小時的成本消耗為：M7=1000/（1.7*15）=39.2(元/小時)
  則每年15套爐子可節約成本=（39.2-6.3）*15*3000=148(萬元)
  焊接用制氮機配置方式
  采用深圳匯通公司提供的制氮機供氣，一般實行“一拖三”（即一臺制氮機供三臺爐子）。使用時要考慮到留有1015%的余量。如果一臺爐子耗氮量為30m3/h，那么制氮機的流量應為30*3*1.15=103.5m3/h。由于氮氣流量與純度成反比，考慮實施一拖幾的時候，并非拖的越多越好，一般選擇“一拖二”、“一拖三”、“一拖四”。另外考慮到降低風險系數，盡可能采用制氮機組，防止出現故障。