半導(dǎo)體行業(yè)漸回暖：復(fù)蘇熱潮下，深度解析回流/波峰焊爐的兩種氧分析技術(shù)

半導(dǎo)體需求漸復(fù)蘇，回暖信號逐步顯現(xiàn)——

2023年的半導(dǎo)體行業(yè)，似乎沒有給投資者和消費者帶來額外的驚喜與意外。從新冠疫情開始的低迷衰敗持續(xù)至今。但隨著經(jīng)濟回暖與人工智能的興起，一些積極苗頭不斷涌現(xiàn)，半導(dǎo)體行業(yè)復(fù)蘇的跡象也已經(jīng)逐步顯現(xiàn)。

展望2024年，已有多位行業(yè)人士表示，2024年的行業(yè)總規(guī)模有望超過2022年，消費電子、人工智能等下游的需求好于往年將是大概率事件，半導(dǎo)體行業(yè)有希望進入實質(zhì)性復(fù)蘇。

伴隨著行業(yè)的逐漸復(fù)蘇，晶圓制造與焊接的需求也將毋庸置疑地回暖。而在這一電子科技工業(yè)SMT制程中，回流焊爐和波峰焊路都是常見且必需的設(shè)備。

伴隨著半導(dǎo)體行業(yè)的回暖熱潮，工業(yè)物理將與您細(xì)聊行業(yè)中回流焊爐和波峰焊爐的角色、應(yīng)用與質(zhì)量控制，細(xì)數(shù)我們旗下品牌，英國Systech Illinois的兩種工藝。

什么是——回流焊爐 · 波峰焊爐

在半導(dǎo)體行業(yè)中，回流焊爐和波峰焊爐扮演著至關(guān)重要的角色?；亓骱笭t和波峰焊爐是半導(dǎo)體制造中的關(guān)鍵生產(chǎn)工藝設(shè)備。它們用于連接和固定電子元件，確保電路板上的元器件牢固連接。這兩種焊接工藝是確保電子設(shè)備質(zhì)量的重要步驟。通過精確控制焊接條件，可以避免焊點缺陷，提高產(chǎn)品的可靠性和性能。

回流焊更適用于高密度、微型封裝元器件的焊接，而波峰焊適用于表面貼裝元器件和插件元器件的焊接，具有較廣泛的應(yīng)用范圍。

回流焊爐和波峰焊爐的使用有助于提高生產(chǎn)效率。它們能夠在短時間內(nèi)完成大量焊接任務(wù)，從而加速半導(dǎo)體生產(chǎn)流程。其中，回流焊具有較高的自動化程度，可以提高生產(chǎn)效率，而波峰焊相對較慢，生產(chǎn)效率略低。但無論是回流焊和波峰焊，都能保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。

隨著半導(dǎo)體行業(yè)的不斷發(fā)展，回流焊爐和波峰焊爐也在不斷演進，以適應(yīng)新的技術(shù)和材料。它們支持先進的制造工藝，包括微型化和高密度集成電路的需求。而且，隨著對環(huán)境友好制造的要求不斷增加，回流焊爐和波峰焊爐的設(shè)計也趨向于更節(jié)能和減少廢物產(chǎn)生，以滿足行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

總體而言，回流焊爐和波峰焊爐在半導(dǎo)體行業(yè)中扮演著關(guān)鍵的角色，不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，還推動著整個半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的發(fā)展。

回流與波峰焊路中的微量氧氣分析應(yīng)用

以回流焊爐為例，其主要作用是對貼裝好元件的線路板進行焊接，使元器件和線路板結(jié)合到一起。

在電子元器件貼片中，經(jīng)常會用到回流焊技術(shù)，它也是將表面貼裝元件連接到印刷電路板（PCB）的常見形式。貼裝好SMT元件的線路板經(jīng)過回流焊爐導(dǎo)軌的運輸分別經(jīng)過回流焊爐的預(yù)熱區(qū)、保溫區(qū)、焊接區(qū)、冷卻區(qū)，經(jīng)過回流焊爐這四個溫區(qū)的作用后形成完整的焊接點。

而之所以對其命名為"回流焊"，是因為氣體（氮氣）在焊機內(nèi)循環(huán)流動產(chǎn)生高溫達到焊接目的。

在回流焊工藝中，預(yù)熱和焊接過程的無氧環(huán)境至關(guān)重要。工業(yè)產(chǎn)品，特別是電子元器件，對于氧氣、水汽、潮濕等因素非常敏感。在回流焊過程中，如果焊爐內(nèi)存在氧氣或空氣接觸，則焊接成品元件將受到致命威脅，導(dǎo)致元件氧化或虛焊，最終造成難以預(yù)估的經(jīng)濟損失。

為了盡量減少焊接表面上的氧化，一些烘箱在氮氣（N2）覆蓋層下進行回流階段，以確保無氧環(huán)境。這一過程進一步減少了產(chǎn)品中的缺陷。通過監(jiān)測氧氣，可以控制氮氣的進料，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，并節(jié)省氣體消耗。

事實上，在惰性回流焊爐和波峰焊爐領(lǐng)域，微量氧氣分析儀的廣泛應(yīng)用是提高生產(chǎn)效率和確保產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。盡管存在多個氧分析儀制造商提供這類儀器，但僅有少數(shù)在全球范圍內(nèi)設(shè)有企業(yè)服務(wù)中心和經(jīng)驗豐富的代表。

一般來說，這些微量氧分析儀主要采用兩種主要技術(shù)，包括氧化鋯和燃料電池。每種技術(shù)都有其各自的優(yōu)勢和劣勢，導(dǎo)致很多制造商專注于其中一種類型。

而工業(yè)物理旗下，英國Systech Illinois作為專業(yè)氣體分析設(shè)備制造商，不僅生產(chǎn)氧化鋯和燃料電池這兩種類型的氧分析儀，而且憑借超過三十年的經(jīng)驗，已成功應(yīng)用了上千個解決方案。

Systech Illinois：RACE™ 傳感器技術(shù)

在工業(yè)物理看來，我們的Systech Illinois在氧氣分析儀的兩種電池類型和技術(shù)方面提供了最佳解決方案。Systech Illinois的RACE™ 傳感器技術(shù)使我們脫穎而出，這項技術(shù)利用第二個燃料電池，保護第一個電池免受高濃度氧氣的影響。由于受保護的電池從不接觸高濃度氧氣，因此在焊爐通常遇到的正常氧氣水平下，其響應(yīng)速度非?？欤涉敲姥趸喕到y(tǒng)。

比如，Systech Illinois 的 EC913 系列氧分析儀，正是采用這種特殊的 RACE™電池設(shè)計，專用于監(jiān)測多種工業(yè)氣體和大氣中的微量氧。先進的儀器在監(jiān)測惰性和易點燃?xì)怏w時的 ppm 響應(yīng)時間很快，即使在氧含量從%級變?yōu)?ppm 級時也是如此，同時提供充分的保護，防止ppm 級微量傳感器接觸空氣。

RACE™ 傳感器從空氣到純氮的反應(yīng)時間

而RACE™電池是 ppm 級氧電化學(xué)測量技術(shù)的一項重大成果。Systech Illinois的全新設(shè)計可防止傳感器被高濃度氧氣滲透消耗。使用Turbopurge™技術(shù)，傳感器讀數(shù)在2分鐘能從環(huán)境空氣降到至20ppm。該傳感器不受碳?xì)浠衔锘驌]發(fā)性空氣的影響，非常適用于回流焊爐應(yīng)用。

Systech Illinois的RACE™傳感器技術(shù)的使用消除了對專用過濾器罐吸收揮發(fā)物/烴的需求，從而提供更迅速的響應(yīng)時間和更低的運行成本。由于無需更換過濾器，操作員再無后顧之憂，可以確保持續(xù)準(zhǔn)確的氧氣測量。RACE™傳感器無需維護，只需要偶爾校準(zhǔn)，無需監(jiān)測或更換腐蝕性電解液。

基于氧化鋯的儀器是如何運作的？

基于氧化鋯的氧分析儀利用氧化鋯電池來檢測氧氣濃度。氧化鋯電池采用高溫陶瓷傳感器，其中包含穩(wěn)定的氧化鋯，是一種電化學(xué)電池。

該儀器是一個獨立的單元，將氧化鋯電池安裝在經(jīng)過高溫控制的爐內(nèi)。必要的電子設(shè)備處理來自檢測電池的信號，并通過數(shù)字顯示直接呈現(xiàn)氧氣濃度，范圍從0.01vpm到100％。

Systech Illinois 電化學(xué)電池

氧化鋯氧分析儀的優(yōu)點很明確，首先，它的響應(yīng)時間非常迅速，比燃料電池方法更加迅速。通常情況下，測量速度毫無問題。此外，傳感器不會消耗，換句話說，它將持續(xù)壽命貫穿整個儀器壽命。

不過，氧化鋯氧分析儀也存在其缺陷。比如，在存在碳?xì)浠衔锏那闆r下，儀器試圖測量的氧氣會被催化轉(zhuǎn)化為CO2或其他元素，因此測量到的氧氣濃度遠低于預(yù)期。

為了克服這一問題，制造商使用專用的過濾罐吸收這些揮發(fā)物/碳?xì)浠衔?。這會增加響應(yīng)時間和運行成本，因為過濾器需要經(jīng)常更換，而操作員通常會忽略執(zhí)行這些任務(wù)，導(dǎo)致測量出現(xiàn)故障。

事實上，一些制造商聲稱擁有非催化傳感器，但在存在如此高的碳?xì)浠衔飾l件下效果不佳。

Systech Illinois 氧化鋯氧分析儀

這種儀器的電池基本上充當(dāng)電池的角色，由兩個電極與液體或半固體電解質(zhì)接觸組成。通過外部電子計量電路，電極相互連接。氧氣與帶負(fù)電的陰極（通常是銀）接觸，發(fā)生兩個反應(yīng)中的第一個。氧氣被還原（電子消耗）為帶負(fù)電的氫氧離子，陽極（通常是鉛）發(fā)生第二個反應(yīng)。氫氧離子與鉛反應(yīng)，鉛隨后被氧化（釋放電子）為氧化鉛。電子的使用（還原）和釋放（氧化）導(dǎo)致與氧氣濃度成比例的電子流，通過電流的產(chǎn)生來測量。

——工業(yè)物理旗下Systech Illinois在這個問題上不存在二選一！我們既生產(chǎn)氧化鋯技術(shù)的氧分析儀，也生產(chǎn)燃料電池技術(shù)的氧分析儀，我們同時擁有這兩種技術(shù)的豐富經(jīng)驗。

一些制造商必須采用氧化鋯，因為燃料電池反應(yīng)速度較慢。然而，氧化鋯系統(tǒng)需要使用昂貴的過濾器，更換不及時，就會導(dǎo)致設(shè)備效能下降。

我們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)半導(dǎo)體行業(yè)的客戶都會選擇使用我們的RACE™傳感器系統(tǒng)，但也并非所有人都如此。事實上，我們同時擁有氧化鋯和燃料電池兩種成熟的技術(shù)，能夠為半導(dǎo)體、空分、鋼鐵、石油化工等各行業(yè)客戶提供適用于他們應(yīng)用場景的最佳解決方案建議。

半導(dǎo)體行業(yè)，我們的推薦——EC913微量氧分析儀

對于半導(dǎo)體行業(yè)中回流焊和波峰焊過程中的微量氧分析，工業(yè)物理為您推薦 Systech Illinois 希仕代 EC913 系列電池氧分析儀，快速測量ppm級微量氧含量，并提供自動隔離保護功能，避免接觸空氣。

EC913氧分析儀采用的 RACE™ 電池傳感器，專用于監(jiān)測多種工業(yè)氣體及氮氣吹掃中的微量氧。設(shè)備在監(jiān)測惰性和易點燃?xì)怏w時可實現(xiàn)從空氣到ppm級的超快速響應(yīng)，同時提供充分的保護，防止ppm 級微量傳感器接觸空氣。

同時，EC913氧分析儀可選回流焊爐Nitrosave節(jié)氮功能，可控制氮氣或沖洗氣體，降低氮氣成本，提高生產(chǎn)力，并優(yōu)化質(zhì)量控制。

在參數(shù)方面，EC913微量氧分析儀可謂專為半導(dǎo)體行業(yè)回流焊爐應(yīng)用而生。設(shè)備屬電池微量氧分析儀，可確保設(shè)備快速測量惰性和易點燃?xì)怏w混合物中的ppm級微量氧含量，具有避免接觸空氣的自動隔離保護功能。設(shè)備測試范圍為0.1ppm-30%，響應(yīng)時間二分鐘內(nèi)可從空氣到20ppm，20秒的時間從0.1ppm到空氣。

EC913氧傳感器耐用且免維護，專用于氮氣吹洗過程，并可選節(jié)氮功能（Nitrosave）。同時，設(shè)備有壁式、面板式或臺式機箱可選，并帶有超大自動切換量程顯示器，滿足不同電子廠商的需求。

Systech Illinois 部分半導(dǎo)體及電子行業(yè)客戶

半導(dǎo)體行業(yè)漸回暖，更需要制造與焊接中的質(zhì)量保證

半導(dǎo)體芯片行業(yè)作為一個綜合性科學(xué)領(lǐng)域，牽涉到各種基礎(chǔ)科學(xué)和材料科學(xué)等知識。隨著2024年半導(dǎo)體行業(yè)的回暖和復(fù)蘇趨勢，國家已經(jīng)大力投入資金發(fā)展各類基礎(chǔ)設(shè)施，國內(nèi)在芯片領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著的進展。

在這一發(fā)展過程中，工業(yè)物理將為半導(dǎo)體行業(yè)提供精密且高度適用的在線氧分析應(yīng)用，無論是氧化鋯技術(shù)，還是燃料電池技術(shù)，我們都將精益求精，確保半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)和質(zhì)量控制的同步發(fā)展。

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