如何量測及設定HotBar的溫度

網路上有些朋友對於HotBar熱壓頭(thermodes)的溫度設定與實際量測到的溫度似乎有著一定程度的誤解。

有人以為只要把HotBar的溫度設定在400°C後,其熱壓頭的溫度就一定要達到這個溫度才正常,可是實際量測板子上的溫度才只有280°C左右,於是產生了疑問想要實際量測熱壓頭的溫度。

其實這是因為沒有充分瞭解HotBar機台的設計及其原理所造成的誤解,工作熊姑且拿烙鐵(iron)了做比喻說明好了,當我們把烙鐵的溫度設定在400°C時,其實記溫度真的可以達到,可是當我們把烙鐵放到銲錫及零件上的時候,由於銲錫及零件的溫度接近於室溫,所以烙鐵頭實際傳導到銲錫及零件的溫度並沒有到400°C,一般可能約在260°C左右而已,而SAC305焊錫的熔點只在217°C,所以可以融錫做焊接,但是如果PCB的焊墊有大片的接地銅箔時,烙鐵頭的溫度散失將成倍數成長,有時候甚至會造成假焊的問題或無法上錫。







回過來看HotBar的熱壓頭也是同樣的道理,雖然設定400°C但實際接觸到PCB的焊墊後,真正傳導到錫膏的溫度並不會真的有400°C這麼高溫,如果真有這麼高溫的話,很多的電子零件及電路板應該也都無法承受這樣的溫度。這是因為熱的傳導會隨著時間及距離而衰減。

HotBar的溫度曲線設定建議一定要按照Reflow的溫度曲線量測過一次,而且測溫的時候最好至少選擇三個焊墊(接地焊墊、電源焊墊、普通的焊墊),因為接地及電源的焊墊通常會連接到大片的銅箔,容易產生熱散失的問題,連接普通的焊墊是為了要避免溫度設定過高致產生燒焦的問題。

關於HotBar的機台設定,基本上至少都會有兩段設定,而且每一階段都可以自行設定其溫度及時間,這就有點類似兩個溫區的迴焊爐(reflow oven),而這也是為何HotBar的焊接時間可以縮到如此短的原因之一。而溫度與時間的關係,基本上HotBar機台上的脈衝電流一打開,就是全速加熱直到設定的溫度及時間為止,但是這裡的溫度量測的是熱壓頭的而不市電路板上的焊錫,所以在溫度的設定上必須比融錫的溫度(217°C)高出許多,這類似reflow的溫度設定基本上都比實際量測到的溫度高一樣。

第一個階段加熱的目的在預熱,一般會設定在大約150°C~170°C左右,而這個溫度也是一般軟版(FPC)可以長時間承受的溫度而不至於破壞其結構,一般約2~3秒的時間,讓軟板、錫膏及電路板的溫度先加熱到一定程度,以避免溫度快速上升所造成的不可預測的問題發生,比如說分層(de-lamination),而且也可以起到驅除水氣的效果。另外還要考慮HotBar-FPC的焊墊(焊盤)有沒有露到背面來,如果只是單層板且背面沒有焊墊,這樣子會非常不利熱傳導到錫膏處,這時候可能就必須要增加預熱的溫度。

第二階段就是真正焊錫的溫度,所以一般無鉛焊錫的溫度大多設定在360°C~400°C左右,務必要讓焊錫的實際溫度落在230~250°C之間,才可以確定融錫又不至於燒焦軟板,時間一般約設定在4~8秒之間,建議一定要根據每片板子的特性,實際量測其溫度曲線後才決定各階段的溫度及時間的設定。

最後我還適應強調,HotBar焊錫所需要的溫度測量應該是PCB的錫膏焊點上的溫度,而這也是熱壓頭加熱後所傳導到PCB上的實際溫度,也才是真正焊錫時的溫度,所以一般量測HotBar的溫度曲線,都要把thermal couple連接到PCB的HotBar焊墊上,然後實際用熱壓頭加熱PCB,這樣所量測到的溫度才是真正可以運用在焊接上的溫度。


延伸閱讀:
HotBar Thermodes (熱壓頭)的選擇
HotBar的溫度曲線(temperature profile)
HotBar(熱壓熔錫焊接)介紹─HotBar原理及製程控制

訪客留言內容(Comments)

我不是做加工的,只是做電子設計的,對以下一點有些好奇
>測溫的時候最好至少選擇三個焊墊(接地焊墊、電源焊墊、普通的焊墊)
會用甚麼方法測溫?紅外線槍?

thermal couple的話又是怎樣連接到PCB的焊墊上?如果固定同時保證傳熱正常

KSC;
溫度量測,一般使用SMT Reflow的溫度量測治具(Thermalcouple),只要把其引線焊接到想要量測的焊點位置,然後用高溫膠帶連起來就可以了。

詢問 reflow測溫方法
1)實際板子測溫(板子上有所有零件)
2)空板子測溫
3)取零件大顆焊在板子上 來測溫

這三種 有什麼差異性,哪個比較好,比較好的是什麼原因?

小小工程師;
因為你在講HotBar的文章下面留言,如果是HotBar的測溫,文章中已經有說明了。
另外,要請你先自己想想
1)測溫的目的是什麼?不是為了測溫而測溫。
2)什麼因素會影響溫度?零件數會影響嗎?有什麼零件是容易吸熱呢?


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