ResIF 435L1
适用于
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机器人焊接是一项用于电子制造业的技术，将电子或电子机械元件连接到载体材料上。这些元件通常是通孔元件，载体是PCB板。机器人焊接主要用于标准焊接工艺，如回流焊、波峰焊和选择性焊接，由于元件的温度敏感性和表面的可焊性有限，所以不能使用。一般来说，机器人焊接是一个相当缓慢的焊接过程，并不真正适合大批量生产。 焊接机器人有一个可湿润的焊头。该焊头的温度可以设置为一定的温度，该温度将由所使用的焊接合金决定，通过焊丝进行焊接。焊头被放置在要焊接的表面上。X-Y-Z定位可以因不同的系统而异。在某些情况下，焊头会做所有的运动，但在其他情况下，X-Y定位是通过移动PCB板来完成。一些系统还可以对焊头的角度进行编程，以及从哪一侧进入可焊表面。当可焊表面的可及性受到限制时，例如，在以前的装配/焊接过程中已经在PCB板上的元件，这可能是有用的。在第一阶段，焊头将对要焊接的表面进行预热。为了促进热传导，一般来说，在焊头和待焊表面的接触界面上已经添加了一些焊料。液态焊料可以改善热传导，并加速这一过程。预热的时间将由元件和PCB板的热质量决定。之后，加入正确体积的焊丝，液态焊接合金将润湿待焊接的表面，元件和PCB板用焊点连接。机器人焊接过程的主要焦点通常是优化焊接速度，限制焊料和助焊剂的飞溅，限制焊接后助焊剂的残留，以及限制焊头的污染。这方面的一个关键参数是所使用的焊丝，更具体地说，是包含在该焊丝中的助焊剂。为了更快地进行焊接，通常使用'L1'或更高等级的活性（卤素）焊锡丝。有专门为机器人焊接设计的焊锡丝。除了快速焊接外，它们还能限制飞溅物、助焊剂残留物和焊头污染。它们也存在于 "L0 "分类中。
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手工焊接是电子制造业中的一项技术，它使用手工（脱焊）烙铁来制作焊点或从PCB板上脱焊一个元件。该工艺主要用于返工和维修，但也可用于焊接在批量焊接工艺（回流焊或波峰焊）中被遗漏的单个元件。这可能是由于这些元件的可用性或温度敏感性造成的。电烙铁通常是焊台的一部分，焊台有一个控制电烙铁温度的电源。这个温度可以根据所使用的焊接合金来设定，通常在320°C-390°C之间。电烙铁有一个可更换的焊头，可以根据要焊接的部件来选择。为了达到最佳的热传导效果，建议使用最大的焊头，当然在焊接（重热质）通孔元件时也是如此。对于焊接热重的元件和电路板，焊台的功率对于保持焊头的设定温度也很重要。在返工和维修中，为每个不同的元件更换焊头是不现实的，只能使用一些焊头。焊头的存在是为了连续焊接几个表面贴装的焊点，例如SOIC（小尺寸集成电路）和QFP（四层扁平封装）。为了促进热传递和焊料的流动，焊头是可湿润的，这意味着它们与焊接合金发生了相互作用。在焊接过程中，这些焊头会被氧化，它们会失去其润湿性，从而阻碍热传导。这种情况可以通过使用焊头稀释剂等清洗焊头来避免。一段时间后，焊头也会磨损，需要更换。避免使用研磨性或刺激性的焊头清洁剂，或避免用钢丝绒或砂纸等机械性清洗焊头，可以优化焊头的使用寿命。建议使用绝对不含卤素的焊尖稀释剂。 在手工焊接中，焊点的焊料通常由焊锡丝提供。焊丝有几种直径和几种合金，里面有一定数量的某种类型的助焊剂。 该合金通常与散装焊接工艺（回流焊、波峰焊或选择性焊接）相同或相似。直径是根据焊点的大小来选择的。焊丝中的助焊剂含量通常由要焊接的元件和电路板的热质量决定。(热质量大的）通孔焊点需要更多的助焊剂。更多的助焊剂含量也会在焊接后产生更多的视觉助焊剂残留物。有时需要额外的助焊剂，在大多数情况下是液体返工和修复助焊剂，但也可以是凝胶助焊剂。 助焊剂/焊丝的类型是由被焊接表面的可焊性决定的。对于电子元件和PCB板的正常可焊性，建议使用绝对无卤的 "L0 "型助焊剂/焊锡丝。一般来说，手工焊接操作是这样进行的：根据所使用的焊接合金设置焊头的温度。对于无铅合金，建议工作温度在320℃和390℃之间。对于像镍这样密度较大的金属，温度可以提高到420℃。使用一个好的焊台是很重要的。使用反应时间短、功率足够的焊台，以满足你的应用。选择正确的焊头：为了减少热阻，重要的是与被焊接的表面形成一个尽可能大的接触面积。同时对两个表面进行加热。用焊锡丝略微接触焊头和待焊表面的结合点（少量的焊锡可确保大幅降低热阻）。随后不间断地在靠近焊头的地方加入适量的焊料，但不要接触到焊头。这将减少助焊剂吐出和助焊剂过早消耗的风险!
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电子单元的返工和维修可以在从现场返回的有缺陷的电子单元上进行，但在电子生产环境中，也有必要纠正组装和焊接过程中的缺陷。典型的返工和维修行动包括去除焊料桥接，为不良的通孔填充元件添加焊料或添加缺失的焊料，更换错误的元件，更换放置方向错误的元件，更换与工艺中的高焊接温度有关的缺陷的元件，添加由于可用性或温度敏感性等原因而被排除在工艺以外的元件。这些缺陷的识别可以通过视觉检查、AOI（自动光学检查）、ICT（电路测试，电气测试）或CAT（计算机辅助测试，功能测试）完成。很多维修操作都可以用手焊台来完成，手焊台有一个带温度设置的（脱）焊铁。焊料是通过焊锡丝添加的，焊锡丝有多种合金和直径可供选择，里面含有助焊剂。在某些情况下，使用液体修复助焊剂和/或凝胶助焊剂，使手工焊接过程更容易。对于较大的组件，如BGA（球栅阵列）、LGA（陆栅阵列）、QFN（四平无引线）、QFP（四平封装）、PLCC（塑料引线芯片载体）......可以使用模拟回流曲线的维修单元。这些修复单元有不同的尺寸和不同的选项。在大多数情况下，它们从底部进行预热，通常是红外线（Infrared）。这种预热可由放置在PCB上的热电偶控制。有些设备有一个取放单元，便于在PCB上正确定位元件。加热装置通常是热空气或红外或这两者的组合。借助于PCB上的热电偶，加热器被控制以形成所需的焊接轮廓。在某些情况下，面临的挑战是如何使元件达到焊接温度而不使相邻元件重新熔化。如果要修复的元件很大，而且附近有小元件，这就很难做到。对于带有焊接合金球的BGA，可以使用凝胶助焊剂或固体含量较高的液体助焊剂。在这种情况下，焊点的焊料是由球提供的。但也可以使用焊膏。焊膏可以印在元件的引线上或PCB上。这需要为每个不同的元件使用不同的网板。BGA也可以浸在一种特殊的浸渍焊膏中，先用一个大孔径和一定厚度的钢网印刷一层。对于QFNs，LGAs QFNs，QFPs，PLCCs，......需要添加焊料来制作焊点。在某些情况下，QFP可以手工焊接，但这种技术需要经验，所以最好使用返修装置。QFPs和PLCCs有引线，可以使用浸渍焊膏。QFNs、LGA's QFNs没有引线，但有平面接触，不能用浸渍焊膏浸渍，因为它们的身体会接触焊膏。在这种情况下，需要将焊膏印在触点上或印在PCB上。一般来说，在元件上印刷锡膏比在PCB上印刷锡膏更容易，特别是当使用所谓的3D模版时，它有一个空腔，元件的位置是固定的。 更换通孔元件可以用手（脱）焊台完成。这通常是通过将一个空心的脱焊头放在元件引线的底部来完成的，它可以吸走孔中的焊料。脱焊头必须加热通孔中的所有焊料，直到它完全变成液体。对于热重的电路板，这可能是非常困难的。在这种情况下，也可以用电烙铁来加热焊点的顶部。 或者，在脱焊操作之前，可以通过预热对电路板进行预热。焊接通孔元件时，通常使用含有更多助焊剂的焊线，或者在通孔和/或元件引线上添加额外的返工助焊剂。对于较大的通孔连接器，可以使用浸入式焊锡槽来移除连接器。如果PCB上的可及性有限，可以使用适合连接器尺寸的喷嘴。建议在此操作中使用助焊剂。
关键优势
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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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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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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。
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对于可焊性差的表面，如黄铜、未受保护的镍、氧化银、未经过微蚀的铜......或可焊性下降的表面，如存放时间过长或受热过多的I-Sn、很久以前通过无铅回流曲线的Cu-OSP，都需要提高焊接产品的活性。最流行和公认的焊接产品的分类是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%。在大多数情况下，这些卤素在前面提到的许多可焊性差或退化的表面上已经可以得到更好的效果。其他活化等级是M0和M1以及H0和H1。M代表中等，H代表高。0代表M0和H0的卤素含量不超过500ppm。1代表M1级的卤素含量不超过2%，H1级的卤素含量允许超过2%。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。