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氮气在SMT行业的应用

-随着无铅制程已提上日程，如何顺利导入无铅化已成为SMT用

户最关心的问题。怎样选择最社和自己生产的氮气源？如何确定氮气

气氛的具体参数？成本到底增加多少？（一）氮气源的选择

其实氮气源的供应方式有好几种，你可以有气体分馏塔、向气体

公司购买瓶装氮、向气体公司购买液氮和现场制氮（N2generator）

可供选择。

气体公司或者是N2使用量特别大的公司可以配备气体分馏塔

（N2Distillation）其工作原理是把空气压缩，使其液化，然后在利用

氮气、氧气的沸点不同，将其分馏。这种设备占地面积很大，而且造

价昂贵，不适合一般企业。

气量很小的用户可以向气体公司购买钢瓶氮。用高压钢瓶储存氮

气，然后直接运送到用气点进行使用。瓶装氮气具有随开随用、灵活

方便等优点。但具有危险性高、成本高、运输储存麻烦等缺点。如果

瓶装氮已不能满足目前生产，你就应该向气体公司购买液态氮气或者

选用现场制氮来获取所需氮气。

用液氮储槽或杜瓦罐来储存液态氮气，在需要使用时将液氮气化

成气态氮，经过减压、升温后才可使用。液氮具有方便快捷、随开随

用等特点，但存罐中液氮需经常补充，这也给采购和运输带来麻烦与

压力。同时长期大量使用液氮，成本高，运输麻烦，且受供给源的影

响较大总体投资很大。

现场制氮又有膜分离制氮（Membrane）和变压吸附（Pressure

SwingAdsorption）制氮机。

膜分离制氮机是在20世纪80年代兴起的高科技技术。该设备以

空气为原料，中空纤维膜为分离利用氧和氮在膜组织里渗透速率不同

——水和氧气可以通过而氮气则不能，从而实现氧氮分离。膜分离制

氮机制出的氮气纯度较低，一般为95-99.9%。而且膜分离制氮机能耗

大，而且其核心部件——中空纤维膜主要依赖进口，价格高，交货周

期长，设备后续维护麻烦。

PSA制氮机主要以碳分子筛为吸附剂，压缩空气为主要原料，利

用氧气和氮气吸附速率不同，碳分子筛优先吸附氧，而氮大部分富集

于不吸附相中，实现氧气和氮气的分离，得到我们所需要的气体。利

用这种变压吸附的原理和工艺，采用双吸附塔并联交替进行吸附，一

塔工作一塔再生，连续产氮。一次性可能取纯度为98-99.99%的合格

产品气（苏州高普公司生产的gaspu品牌制氮机一次性提取纯度可达

98-99.995%）。

PSA制氮机制出的氮气若经过氮气纯化装置可进一步深度除氧，

可得到99.9999%，即氧含量在1ppm以下的高纯度高品质氮气。

（二）怎样确定氮气氛的具体参数

SMT用户在决定使用氮气之前，先确定炉子中的氮气纯度（几个

九，或氧含量的ppm的值），再确定制氮机出口纯度。氧化反应的充

要条件是氧分子的存在，同样条件下氧含量越高，氧化反应越激烈；

反之氧含量越低，氧化反应越微弱。当然氮气纯度越高越好，但应考

虑投资成本与产品的不良率和返工量的平衡。目前大多数的电子厂尚

包括台湾鸿海精密股份（台湾富士康）都选择：99.99%即氧含量小于

100ppm,也有选择：99.9%即氧含量小于1000ppm，少数选择：

99.999%既氧含量小于10ppm。所以确切的纯度应根据产品的档次、

允许的不良率、公司政策、产品对浸润性的要求等因素决定。

确定了炉子中氮气纯度后，再确定制氮机出口纯度，通常制氮机

不与SMT生产线一起放在车里，而是放在屋顶，或车间外，通过管道

输入炉子，之间有很多个连接口，很有可能造成氮气纯度下降，所以

制氮机的出口纯度也要有余。并且单位时间的耗气量（通常以每小时

多少立方米计算）不同品牌、不同型号的炉子耗气量也不同，输入

PCB的尺寸不同耗气量也不同，链条转动的速度不同耗气量也不一样，

所以确切的耗气量要以现场实验为依据。

参考案例：富士康集团使用的纯度为99.99