深圳制氮機(jī)氮?dú)馀c無(wú)鉛焊接

第一部分 無(wú)鉛焊接與氮?dú)?br />  
為什么要導(dǎo)入無(wú)鉛工藝：
  鉛是一種有毒的重金屬，人體過(guò)量吸收鉛會(huì)引起中毒，攝入低量的鉛則可能對(duì)人的智力、神經(jīng)系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)造成影響，全球電子裝聯(lián)行業(yè)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(yè)渣滓嚴(yán)重污染環(huán)境，因此減少鉛的使用已成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)，歐洲、日本許多大公司正在大力加速無(wú)鉛替代合金的開(kāi)發(fā)，并已規(guī)劃在２００２年開(kāi)始在電子產(chǎn)品裝配中逐步減少鉛的使用。（傳統(tǒng)的焊料成份６３Ｓn/３７Ｐb，在目前的電子裝聯(lián)行業(yè)，鉛被廣泛使用）
  歐盟組織２００６年開(kāi)始逐步導(dǎo)入無(wú)鉛工藝（醫(yī)療電子行業(yè)推遲到２００８年），７月之前全面導(dǎo)入無(wú)鉛工藝。電子整機(jī)行業(yè)的無(wú)鉛化技術(shù)發(fā)展是國(guó)際信息產(chǎn)業(yè)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部也要求在２００６年７月１日前，全國(guó)實(shí)現(xiàn)電子信息產(chǎn)品的無(wú)鉛化。
 
導(dǎo)入無(wú)鉛工藝為什么用氮?dú)猓?br />   無(wú)鉛化對(duì)再流焊設(shè)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(fù)載狀態(tài)下的熱穩(wěn)定性、適合高溫工作的材料、良好的熱絕緣、優(yōu)良的均溫性，氮?dú)夥缆┠芰?、溫度曲線(xiàn)的靈活性、更強(qiáng)的冷卻能力待。
 
無(wú)鉛化電子組裝中使用氮?dú)獾谋匾杂幸韵聨c(diǎn)原則：
１、滿(mǎn)足歐美和日本等客戶(hù)的要求時(shí)；
２、使用高溫焊膏或固體、低活性（免清洗、低殘留）焊膏時(shí)；
３、釬焊比較昂貴的集成電路元器件、小體積元器件、細(xì)間距元器件、倒裝芯片和不可以反修元器件時(shí)；
４、多次過(guò)板組裝工藝或釬焊帶有ＯＰＳ鍍層的ＰＣＢ多次再流時(shí)；
５、釬焊無(wú)保護(hù)膜銅焊盤(pán)或儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)的電路板或可靠性。
  由于使用了氮?dú)猓托枰獙?duì)爐子進(jìn)行投資主考慮耗用的氮?dú)饬?、氮?dú)庠催x擇和氮?dú)獾膬r(jià)格，而且，了解后者更為重要。事實(shí)上，在焊接工藝中使用特殊氣氛惰性氮?dú)夥?，可以使用焊接的產(chǎn)品在焊接過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生缺陷，能夠一次通過(guò)測(cè)試驗(yàn)收，這樣即節(jié)省了郵缺陷帶來(lái)的返修成本和勞動(dòng)力成本，也節(jié)省了工藝時(shí)間。雖然選購(gòu)氮?dú)夥招枰ㄙM(fèi)一定的資金，但比起焊缺陷帶來(lái)的返修成本要低得多。
 
使用氮?dú)鈱?duì)焊接的好處：
  在回流焊中使用惰性氣體保護(hù)，已有較久歷史了，并已得到較大范圍的應(yīng)用，一般都是選擇氮?dú)獗Ｗo(hù)。
 
氮?dú)饣亓骱赣幸韵聝?yōu)點(diǎn)：
1）防止減少氧化；
2）提高焊接潤(rùn)濕力，加快潤(rùn)濕速度；
3）減少錫球的產(chǎn)生，避免橋接，得到列好的焊接質(zhì)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(diǎn)的性能，減少基材的變色。
 
第二部份 無(wú)鉛焊爐用氮?dú)馀渲?br />  
對(duì)于每臺(tái)焊接爐的氮?dú)饬髁?，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(guī)格按實(shí)際流量計(jì)算。
氮?dú)饧兌龋骸?9.99%
氮?dú)鈮毫Γ?.4Mpa   0.6Mpa
氮?dú)饴饵c(diǎn)：-40℃--60℃
焊接用氮?dú)鈦?lái)源和方式
  氮?dú)庠吹墓?yīng)要考慮實(shí)際生產(chǎn)量而定，對(duì)于小批量生產(chǎn)，而且不間斷更換生產(chǎn)線(xiàn)的企業(yè)，可以采用罐裝液氮作為發(fā)生器，反之就要采有氮?dú)獍l(fā)生器來(lái)提供氮?dú)狻?br />   當(dāng)?shù)獨(dú)馐褂昧亢艽?，而且需要貨源非常穩(wěn)定時(shí)，運(yùn)用PSA技術(shù)制取氮?dú)獾默F(xiàn)場(chǎng)院發(fā)生器就更為安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)實(shí)用了，所以大批量生產(chǎn)一般不推薦采用罐裝液氮?？筛鶕?jù)實(shí)際生產(chǎn)量靈活搭配，生產(chǎn)柔性系數(shù)大，對(duì)于小批量，間斷性生產(chǎn)采用罐裝液氮較為合適。使用液氮其缺點(diǎn)也是很明顯的，需要停機(jī)進(jìn)行氮?dú)飧鼡Q，壓力不穩(wěn)，使用到最后壓力不足，氧含量會(huì)隨之升高，而現(xiàn)場(chǎng)制氮裝置卻可以完全避免以上缺點(diǎn)。
  對(duì)于個(gè)企業(yè)來(lái)講，怎么樣進(jìn)行決策，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)量、生活長(zhǎng)期性等因素來(lái)決定，擇優(yōu)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(chǎn)中，實(shí)際資本投入一般要大于上述估算值。為了比較兩種氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，暫不考慮不可量化因素。假設(shè)一電子組裝廠(chǎng)現(xiàn)有生產(chǎn)線(xiàn)15條，要進(jìn)行無(wú)鉛回流焊生產(chǎn)工藝，下面對(duì)其舊生產(chǎn)線(xiàn)改造投資成本進(jìn)行簡(jiǎn)單的估算。
1）生產(chǎn)時(shí)氧含量控制在1000*10-6左右，每臺(tái)再流焊設(shè)備每小時(shí)消耗氮?dú)?5m3，則15要線(xiàn)第小時(shí)共需要消耗氮?dú)?75m3。氮?dú)夤夥绞讲捎谩耙煌先保涌谔帀毫θ?.6MPa，氮?dú)庠此杓兌葹?9.999%。所需氮?dú)獍l(fā)生器共5套，每套設(shè)備價(jià)格約45萬(wàn)元，則氮?dú)獍l(fā)生器設(shè)備投入成本：M1=45*5=225（萬(wàn)元）
2）氮?dú)獍l(fā)生器每小時(shí)耗電量為55KW，設(shè)備服役期按照3000h（十年）計(jì)算，工業(yè)用電按照0.6元/度計(jì)算，則服役期內(nèi)工業(yè)用電費(fèi)用：M2=5*55*30000*0.6=49.5萬(wàn)元
3）假設(shè)每年使用一套消耗品，那么服役期內(nèi)所需要消耗品總費(fèi)用為：M3=0.5*（5*5-5*1）=10（萬(wàn)元）
4）占地費(fèi)用暫不考慮，則無(wú)鉛氮?dú)獗Ｗo(hù)再流焊氮?dú)饪傎Y本投入：M=M1+M2+M3=225+49.5+10=284.5萬(wàn)元
5）每臺(tái)爐子每小時(shí)消耗氮?dú)獬杀荆篗=284.5/(30000*15)=6.3(元/h)
  如果使用罐裝液氮，每臺(tái)爐子每小時(shí)消耗氮?dú)?75m3，每立方液氮可以汽化為643m3氮?dú)猓瑒t每立方液氮可以供應(yīng)生產(chǎn)時(shí)間約為：T=VA/VN=643/375=1.7(小時(shí))
  每臺(tái)爐子每小時(shí)的成本消耗為：M7=1000/（1.7*15）=39.2(元/小時(shí))
  則每年15套爐子可節(jié)約成本=（39.2-6.3）*15*3000=148(萬(wàn)元)
  焊接用制氮機(jī)配置方式
  采用制氮機(jī)供氣，一般實(shí)行“一拖三”（即一吧制氮機(jī)供三臺(tái)爐子）。使用時(shí)要考慮到留有1015%的余量。如果一臺(tái)爐子耗氮量為30m3/h，那么制氮機(jī)的流量應(yīng)為30*3*1.15=103.5m3/h。由于氮?dú)饬髁颗c純度成反比，考慮實(shí)施一拖幾的時(shí)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(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，盡可能采用制氮機(jī)組，防止出現(xiàn)故障。