OSPI 3311M

适用于

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  波峰焊接

  波峰焊是电子制造业中用于将电子元件连接到PCB板上的一种批量焊接工艺。该工艺通常用于通孔元件，但也可用于焊接一些SMD（表面贴装器件）元件，这些元件在通过波峰焊工艺之前用SMT（表面贴装技术）粘合剂粘在PCB的底面。波峰焊工艺包括三个主要步骤：助焊、预热和焊接。一条传送带将印刷电路板运送到机器中。印刷电路板可以安装在一个框架中，以避免为每块不同的印刷电路板调整传送带的宽度。 助焊通常是通过喷雾式助焊剂完成的，但也可以使用泡沫助焊剂和喷射助焊剂。液体助焊剂从PCB的底部涂在表面和槽孔中。助焊剂的目的是使PCB和元件的可焊表面脱氧，使液体焊接合金与这些表面形成金属间连接，从而形成焊点。 预热有三个主要功能。助焊剂的溶剂需要被蒸发掉，因为它一旦被使用就失去了作用，而且当它在液体状态下接触焊锡波时，会导致焊接缺陷，如刷牙和焊球。一般来说，水基助焊剂比醇基助焊剂需要更多的预热来蒸发。预热的第二个功能是限制PCB与焊波的液体焊料接触时的热冲击。这对某些SMD元件和PCB材料来说可能很重要。预热的第三个功能是促进焊料的通孔润湿。由于PCB板和液态焊料之间存在温差，液态焊料在进入通孔时将被冷却。热量大的电路板和元件会从液态焊料中吸走大量的热量，以至于它在到达顶部之前就被冷却到凝固点而冻结。这是使用锡（银）铜合金时的一个典型问题。良好的预热可以限制PCB板和液态焊料之间的温差，从而减少液态焊料在上通孔时的冷却时间。这使得液态焊料有更好的机会到达通孔的顶部。 在第三步中，PCB板被传递到一个焊料波上。充满焊接合金的焊槽被加热到焊接温度。这个焊接温度取决于所用的焊接合金。液态合金通过通道被泵送到波峰成形器中。有几种类型的波峰成形器。一个传统的设置是一个芯片波和一个层状主波相结合。芯片波沿PCB移动的方向喷射焊料，并允许焊接SMD元件的背面，这些元件本身的主体在层状波中被屏蔽了波的接触。层状主波流向前方，但可调节的背板的位置是这样的，板子会把波推向后方。这将避免PCB被拖入焊接的反应产物中。一种越来越受欢迎的前波是Wörthmann-波，它将芯片波和主波的功能结合在一个波中。这种波浪对正确的设置和桥接更加敏感。由于无铅焊接合金需要较高的工作温度，并且倾向于相当强烈的氧化，很多波峰焊工艺都是在氮气环境中完成的。一个新的市场趋势和被一些人认为是焊接的未来是使用低熔点合金，如LMPA-Q。LMPA-Q需要较低的温度并减少氧化。它也有一些与成本有关的好处，如减少电力消耗，减少载体的磨损和不需要氮气。它还能减少对电子元件和PCB材料的热影响。
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  OSP焊接

  OSP是一种有机表面保护剂，用于PCB制造，在储存期间和不同的焊接过程之间保持PCB板的可焊性。它是最经济的表面保护。主要的限制是，很多OSP在看过无铅回流曲线后会发生降解。这可能导致波峰焊和选择性焊接中通孔元件的通孔润湿性降低。回流焊工艺和波峰焊或选择性焊接工艺之间的时间在这个问题上很重要。一些OSP在无铅回流焊接过程的4小时后就出现了退化的迹象。低熔点的焊膏在回流焊接过程中需要更低的温度，并能部分减少大多数OSP的降解。 专门为改善OSP表面的润湿性而设计的焊剂，如OSPI 3311M，可以补偿OSP涂层的退化，并提供可接受的焊接结果。
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  选择性焊接

  选择性焊接是电子制造业中的一种焊接技术，通常用于PCB设计，主要是回流焊接的SMD（表面贴装器件）元件，只有少数不能通过回流焊接工艺的通孔元件。这些通常是热重的元件，如大变压器或热敏感元件，如薄膜电容器、显示器、带有敏感塑料体的连接器、继电器等。选择性焊接工艺允许焊接这些通孔元件，而不保护或影响PCB底部的SMD元件。 选择性焊接工艺非常灵活，因为每个焊点的参数都可以单独编程。然而，该工艺的主要限制是产量或生产能力。当使用低熔点合金时，这一点可以得到相当大的改善，因为低熔点合金可以提高焊接速度，使生产能力提高到100%（两倍）。该过程从应用液体助焊剂开始，该助焊剂将使被焊接的表面脱氧。这种助焊剂是由一个微型喷射器或水滴式助焊剂喷出的小水滴施加的。这种助焊剂的正确校准和编程对于获得良好的焊接效果至关重要。一个常见的错误是，助焊剂被施加在焊接喷嘴的接触区域之外。这种助焊剂将作为未消耗的助焊剂残留物保留下来。对于一些助焊剂和敏感的电子电路来说，这可能会导致漏电电流的增加和在现场的故障。建议使用专门设计用于选择性焊接的助焊剂，并且绝对不含卤素。IPC对助焊剂的分类允许最低活性a级的卤素含量不超过500ppm，但这500ppm也可能是关键的，所以绝对无卤素是关键词。该过程的下一步是预热。这一工艺步骤使助焊剂的溶剂蒸发，并提供热量以支持焊料的良好通孔润湿。焊接是一个热的过程，需要一定的热量来制造一个焊点。这种热量需要从待焊接的通孔部件的底部和顶部获得。这种热量可以由预热和液体焊接合金提供。一些基本的机器没有预热，它们将不得不通过液体焊接合金施加所有的热量，一般来说，它们使用更高的温度进行焊接。预热装置通常是一个短波IR（红外线）装置，从PCB的底面施加热量。在大多数情况下，可以对预热的时间和功率进行编程。对于热重的板子和应用，存在顶面预热装置。通常它们是热空气（对流）装置，空气的温度可以被编程。当使用这种装置时，重要的是要知道在电路板的顶部是否有任何对温度敏感的元件，可能会受到这种预热的影响。 存在几种用于焊接的系统。其中，PCB板静止不动，只有焊嘴在移动的系统肯定是首选，因为在焊料凝固时应避免所有的G-力。在焊接步骤中，液体焊接合金通过焊接喷嘴泵送。有不同的喷嘴尺寸和形状可供选择，宽喷嘴、小喷嘴、长喷嘴和短喷嘴。 根据所要焊接的部件的不同，可以选择一种。一般来说，较宽的喷嘴和较短的喷嘴能提供更好的热传导，是首选。较小和较长的喷嘴可用于可及性有限的情况。可湿润的喷嘴优于不可湿润的喷嘴，因为它们能使焊料流动得更均匀，焊接效果更稳定。为了获得稳定的焊料流动，建议对喷嘴进行氮气灌注。氮气最好是预热过的，因为不预热的话，会使焊料和PCB冷却。焊接程序的优化对于优化选择性焊接机的产量/能力至关重要。这将集中在找到最小的时间和最大的速度，使其在没有桥接的情况下有良好的通孔润湿性。

关键优势

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  用于OSP表面处理

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  绝对不含colophony

  科洛芬，也叫松香，是一种从树木中提取的物质，通常用于焊接助焊剂。它可以用于液体助焊剂以及凝胶助焊剂中。在IPC的分类中，含有科洛芬的助焊剂可以通过 "RO "这一名称来识别。一般来说，科洛芬在时间和温度方面提供了一个良好的工艺窗口，但根据含有科洛芬的助焊剂的应用，它也有一些缺点。在用于波峰焊和选择性焊接的液体助焊剂中，科洛芬会增加堵塞喷雾和微喷射助焊剂应用系统的喷嘴的风险，从而导致更多的维护和更高的不良焊接结果的风险。松香（=colophony）基助焊剂在焊接机和工具及载体上的残留物是很难清除的，通常需要使用溶剂型清洁剂。当含有松香的助焊剂意外地落在连接器或接触梳状结构（如遥控器或电动机械接触器/继电器/开关）的触点上时，已知会导致接触问题和现场电子装置的故障。 此外，残留在电路板上的助焊剂可能会在电子针测试（ICT=电路测试）中产生接触问题，这可能会因为错误而导致生产的延误。这通常需要对PCB和/或测试针进行清洗。这些昂贵的测试针是相当脆弱和敏感的，容易被清洁所破坏。 此外，松香助焊剂的残留物在时间上与保形涂料不兼容。松香的残留物在PCB和保形涂料之间形成了一个分离层，在一段时间内会导致保形涂料的脱落和开裂，特别是当电子装置经历了大量的温度循环（升温和降温）。 由于这些原因，不含Colophony的助焊剂，特别是 "OR "分类的助焊剂通常用于波峰焊和选择性焊接。 科洛芬也可用于焊线。尽管科洛芬在时间和温度上提供了一个良好的工艺窗口，但它在加热时对变色非常敏感。变色将取决于科洛芬的类型和它所看到的温度。由于焊头温度通常相当高，焊丝中的胶质会在焊点周围形成相当重的视觉残留物。这将把它们与回流焊、波峰焊和选择性焊接中的其他焊点区分开来。当这种情况不理想时，就需要进行清洗操作。此外，含有焊锡丝的烟气被认为是有害的。排烟装置是强制性的，但在任何手工焊接操作中都是可取的。含有科洛芬的焊丝仍然被大量使用，但不含科洛芬的焊丝，特别是 "RE "分类的焊丝正变得越来越重要。 科洛芬也被用于焊膏中。除了在时间和温度上提供一个良好的工艺窗口外，它还为钢网上的焊膏提供良好的稳定性。这将有利于稳定的印刷过程，从而获得稳定的焊接结果和缺陷率。在回流焊中，松香的变色并不像焊锡丝那样突出，因为回流焊的温度比手工焊接的温度低。但松香残留物与保形涂料的相容性较差，在热循环后可能会出现保形涂料的裂缝或脱落的情况。尽管大多数制造商会将保形涂料涂抹在焊膏残留物上，但为了达到最佳效果，建议将焊膏残留物清理掉。 鉴于科洛芬的上述优点，大多数焊膏都含有科洛芬。
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  绝对不含卤素

  绝对无卤素的焊接化学制品不包含任何有意添加的卤素或卤化物。IPC的分类允许最低的 "L0 "级别的卤素含量不超过500ppm。这一等级的焊剂、焊膏和焊丝通常被称为 "无卤素"。绝对无卤素的焊接化学制品更进一步，不包含这种 "允许 "水平的卤素。特别是结合无铅焊接合金和敏感的电子应用，这些低水平的卤素已被报告导致可靠性问题，如过高的泄漏电流。 卤素是周期表中的元素，如Cl、Br、F和I，它们具有喜欢反应的物理特性。从焊接化学的角度来看，这是非常有趣的，因为它的目的是清除被焊接表面的氧化物。事实上，卤素能很好地完成这项工作，即使是难以清洁的表面，如黄铜、锌、镍......或严重氧化的表面或退化的I-Sn和OSP（有机表面保护），也能在卤素助焊剂的帮助下进行焊接。卤素在可焊性方面提供了一个很大的工艺窗口。但问题是，卤素助焊剂的残留物和反应产物对电子电路来说是有问题的。它们通常具有高吸湿性和高水溶性，增加了电迁移和高泄漏电流的风险。这意味着电子电路发生故障的风险很大。具体到无铅焊接合金，有更多的报告指出，即使是最小的卤素含量也会对敏感的电子应用造成问题。敏感的电子应用通常是高电阻电路、测量电路、高频电路、传感器......这就是为什么在电子制造业的焊接化学中趋向于远离卤素。一般来说，当元件和PCB（印刷电路板）的焊接表面的可焊性正常时，就不需要这些卤素了。巧妙设计的绝对无卤素的焊接产品将提供足够大的工艺窗口来清洁表面并获得良好的焊接效果，这与高可靠性的残留物相结合。
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  润湿能力增强

  焊锡产品的润湿能力是指焊锡产品的激活能够多好地清除待焊接表面的氧化物。这些氧化物需要被清除，以使液体焊接合金能够渗透到待焊接的表面。当电子制造业中需要焊接的表面质量正常时，可以使用最低活化等级L0的焊接产品。一般来说，只有当表面退化或贱金属难以焊接时，才会使用活性较高或润湿能力较强的产品。例如，在焊接前涂得太薄或存放时间太长的化学Sn，在湿热条件下存放时间太长且严重氧化的元件或PCB板，未受保护的镍、黄铜...。 使用润湿能力增强的产品的另一个可能的原因是易于使用。例如，一般来说，润湿能力增强的焊丝会提供更快的焊接，并且对产生良好的手工焊接点所需的正确处理不那么敏感。在对焊接后的残留物要求不高的电子单元的大批量手工焊接操作中，通常使用润湿能力更强的焊锡丝。此外，在机器人焊接和激光焊接中，也经常使用润湿能力更强的焊丝，因为一般来说，它们在这些工艺中具有更好的性能。
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  提高润湿速度

  焊接合金的润湿速度是指该焊接合金能够以多快的速度渗透到它所要焊接的表面。这一速度由合金本身、加热方式、活化能够使待焊接的表面或表面处理脱氧的速度以及表面或表面处理本身的类型决定。在某些焊接过程中，润湿速度可能非常重要。例如，手工焊接过程中，电子元件被手工焊接到PCB板上，而机器人焊接过程往往需要较高的润湿速度，以减少工艺时间，提高产量。对于这些工艺来说，选择正确的焊锡丝可以带来巨大的优势。在大多数情况下，焊接合金和要焊接的表面是由电子设计工程师决定的，不能随意选择。将热量施加到待焊表面的方式是由机器的设计或所选择的焊台决定的，但温度的正确设置、加热元件的接触面和焊丝送入的时间对于优化润湿速度非常重要。然而，焊丝内部助焊剂的选择往往是影响润湿速度的参数。在这个问题上，正确的助焊剂类型以及焊锡丝内正确的助焊剂数量对每个工艺都是不同的。通常这需要一些试验和错误，但也有一些一般规则。就焊丝内的助焊剂数量而言：在大多数情况下，这与要焊接的部件的热质量有关。较高的热质量将需要较高的助焊剂数量。例如，一般来说，焊接通孔焊点比焊接SMD焊点需要更高的助焊剂含量。有许多类型的助焊剂。一般来说，活性较高的焊锡丝会有较快的润湿速度，但这并不总是真的。当活化的类型对于要焊接的表面来说不是最佳的，更多的活化不会带来更快的润湿速度。焊锡丝的分类显示了活化的情况。对于焊锡丝和一般的焊接产品来说，最流行和公认的分类是IPC。L0是最低的活化等级和标准，它应该适用于电子组装中使用的所有正常质量的常规表面。L1是最低的活化等级，但其卤素含量高达0.5%。这些卤素在大多数情况下会带来更快的润湿速度。接下来的活化等级是M0和M1。M代表中等活化程度。0同样代表了高达500ppm的卤素，1在这种情况下代表了高达2%的卤素。需要注意的是，M0等级的焊锡丝不一定比L1等级的焊锡丝有更高的润湿速度，也可能是相反的情况。 接下来的活化等级是H0和H1。 H代表高激活度。0代表的是高达500ppm的卤素，1代表的是超过2%的卤素。此外，H0级的焊锡丝不一定比M1级的焊锡丝有更高的润湿速度，也可能是相反的。H级的焊接产品要小心对待，因为它们可能具有腐蚀性，需要被清洗掉，最好是在自动化的清洗过程中。对于焊接后不需要清洗的电子应用，一般只使用L0、L1和M0级的产品。
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  可刷的残留物

  由焊接产品留下的可刷洗的残留物可以用干刷子刷走，不需要溶剂的帮助。大多数焊接产品的残留物只能用适当的溶剂或清洗液来溶解它们。可刷洗的残留物的优点是，清洁操作更快、更容易。这种质量在电子制造业的焊接过程后的视觉控制和返工及修复中非常值得赞赏。
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  与保形涂料高度兼容

  保形涂料是一种保护层，通常用于在恶劣环境下的电子设备。在大多数情况下，保形涂料是在没有事先清洁的情况下应用在电子装置上。一些焊接过程和焊接产品的残留物会对电子装置上的保护层的长期附着力产生负面影响。这通常会导致小的裂缝，大气中的湿气可以渗透和凝结，可能会导致泄漏电流增加或（化学）电迁移。然而，一些焊接产品与保形涂料有很高的兼容性。残留物少且被归类为 "OR "的焊接产品通常与保形涂料有很高的兼容性。
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  酒精基（VOC）

  醇基焊剂是以酒精作为主要溶剂的液体焊剂。在电子制造业中使用的大多数液体助焊剂仍然是醇基的。主要原因是它们在历史上的使用和因此而获得的市场份额，以及与水基助焊剂相比，它们的工艺窗口一般较大。水基助焊剂与醇基助焊剂相比有许多优点，如消耗量低，无VOC（挥发性有机化合物）排放，无火灾危险，不需要特殊的运输和储存，生产区的气味较低......然而，许多电子制造商似乎更喜欢醇基助焊剂的较大工艺窗口，而不是水基助焊剂的优点。一般来说，醇基助焊剂对正确的喷雾助焊剂设置不太敏感，无法在表面和通孔中获得良好的助焊剂应用。此外，它们在预热时更容易挥发，在波浪接触时，剩余的溶剂滴产生焊球、焊料飞溅或桥接的风险更小。另一个使水基助焊剂的实施复杂化的参数是，在某些情况下，更换助焊剂可能是一个耗时而昂贵的过程。它通常涉及到同源测试和终端客户的批准。特别是对于EMS（电子制造服务=分包商），这可能是一个挑战。 一些国家已经实施立法，限制工厂烟囱的VOC排放，或对VOC排放征税。这似乎是改用水基助焊剂的一个额外激励因素。 最近的一个事态发展迫使许多制造商开始研究水基助焊剂。2020年初的COVID贫血症，突然增加了对醇基消毒剂的需求，以至于在某一时刻，市场上的醇类产品几乎不存在。幸运的是，生产酒精的行业能够及时提高产量，避免电子制造商在没有助焊剂的情况下操作他们的焊接机。
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  免清洗--不需要后期清洗

  当一个焊接产品被贴上免清洗标签时，这意味着该焊接产品已经通过了可靠性测试，如表面绝缘电阻（SIR）测试或电（化学）迁移测试。这些测试旨在测试焊接产品的残留物在高温和高相对湿度条件下的吸湿性能。免清洗是指在焊接过程后，残留物可以留在电子装置上而不被清洗。这将适用于到目前为止的大多数电子应用。对于非常敏感的电子应用，通常是高电阻电子电路、高频率电子电路等......有可能需要对电子单元进行清洗。判断是否有必要清洗，始终是电子制造商的责任。
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  符合RoHS标准

  RoHS是危险物质限制的缩写。它是一项欧洲指令：第2002/95/EC号指令。它限制在欧盟境内的电气和电子设备中使用一些被认为是高度关注物质（SHVC）的物质。 这些物质的清单可以在下面找到： 请注意，这些信息可能会有变化。请随时查看欧盟网站，了解最新信息： https://ec.europa.eu/environment/topics/waste-and-recycling/rohs-directive_nl https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32011L0065 1.镉和镉化合物 2.铅和铅化合物 3.汞和汞化合物(Hg) 4.六价铬化合物(Cr) 5.多氯联苯(PCB) 6.多氯萘(PCN) 7.氯化石蜡（CP） 8.其他氯化有机化合物 9.多溴联苯(PBB) 10.多溴二苯醚(PBDE) 11.其他溴化有机化合物 12.有机锡化合物（三丁基锡化合物、三苯基锡化合物） 13.石棉 14.偶氮化合物 15.甲醛 16.聚氯乙烯（PVC）和PVC混合物 17.十溴二苯酯（从2008年7月1日起）。 18.全氟辛烷磺酸：欧盟指令76/769/EEC（不允许质量浓度等于或高于0.0005%）。 19.邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP） 20.邻苯二甲酸丁苄酯（BBP） 21.邻苯二甲酸二丁酯（DBP） 22.邻苯二甲酸二异丁酯（Disobutyl phthalate 23.溴化二苯酯(Deca) (用于电气和电子设备) 欧盟以外的其他国家已经出台了自己的RoHS立法，在很大程度上与欧洲RoHS非常相似。

物理和化学特性

符合质量要求

如何使用 OSPI 3311M

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