无铅化电子组装是国际电子整机业发展的必然趋势，然而无铅钎料的高熔点、低润湿性给传统SMT组装工艺带来巨大的挑战。氮气保护可以改善无铅钎料的润湿性，提高焊点质量。但是使用氮气保护会增加生产成本，而且过低的氧含量会产生芯吸现象，降低焊点强度，需通过试验得出最佳的氧含量范围。
1 试验材料
基板：FR-4单面刚性板， Tg 为140 ℃，如图1所示。
表面贴装元件：电阻，PBGA，SOP，QFP〖CM〗〗（0.4 mm间隙,128针）。
焊膏： A、B、C、D四种，见表1。
2 试验设备及参数
（1）焊膏印刷设备及参数
日东电子科技（深圳）有限公司SEM-688型印刷机，不锈钢模板（厚度0.12 mm），印刷速度20 mm/s，刮刀角度60°，刮刀压力30 N，脱模速度1 mm/s。
（2）〖JP3〗元件贴装设备及精度要求：韩国三星CP45FV〖JP〗〖HT〗〖FL）〗
型贴片机，贴片精度可达0.08 mm。
图1 试验用组装板
表1 试验用焊膏的性能参数
（3）再流焊设备及氮气供应系统：日东电子科技有限公司NT-4008N-V2型再流焊炉；罐装液氮作为氮气源，经翘片管汽化器后通过50 m长的金属管道提供给再流焊设备。
（4）焊接区氧含量体积分数：300×10 –6 、500×10 –6 、700×10 –6 、1 000×10 –6 、2 100 000×10 –6 。
（5）温度曲线：参考焊膏生产商提供的温度曲线，如图2所示。
图2 再流焊工艺温度曲线
3 氮气保护对QFP引脚焊点拉伸强度的影响
切割下带有QPF元器件PCB，放置在RHESCA公司PTR-1000结合强度检验机，如图3所示。45°工作台上，选择引脚完好的相对两组焊点，逐个对角线进行拉伸强度测试，防止元件不平衡，导致测试数据不准确。拉伸强度测试示意图如图4所示，试验数据见表2。
图3 PTR-1000接合强度检验机
图4 拉伸强度测试示意图
一般覆铜板铜箔的剥离强度为16 N/mm2［5］。QFP元件引脚宽度为0.22 mm，焊盘长度为1.5 mm，引脚焊盘45°拉伸所需力近似可用下式计算：
T＝ 16×1.5×0.22 /(9.8×sin45°)×1 000＝7.62 （N） （1）
有文献指出焊盘剥离拉伸所需力最小应为 8.90 N，具体选取何值为评定标准，根据产品性能要求而定。本试验选取7.62 N为标准，由测试数据可看出，不同组装工艺下元件引脚焊点所需的拉伸力均高于焊盘剥离所需拉伸力7.62 N或相当，说明此次试验采用的焊膏及焊膏涂覆量在抗拉强度方面均满足SMT工艺要求。 |
