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PCBA大講堂:如何量測及設(shè)定HotBar的溫度

發(fā)布時間 :2017-06-15 09:40 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA部
網(wǎng)絡(luò)上有些朋友對于HotBar熱壓頭(thermodes)的溫度設(shè)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(shè)定在400°C后,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,于是產(chǎn)生了疑問想要實際量測熱壓頭的溫度。
PCBA大講堂:如何量測及設(shè)定HotBar的溫度
 
其實這是因為沒有充分了解HotBar機臺的設(shè)計及其原理所造成的誤解,深圳宏力捷姑且拿烙鐵(iron)來做比喻說明好了,當(dāng)我們把烙鐵的溫度設(shè)定在400°C時,其實際溫度真的可以達到,可是當(dāng)我們把烙鐵放到焊錫及零件上的時候,由于焊錫及零件的溫度接近于室溫,所以烙鐵頭實際傳導(dǎo)到焊錫及零件的溫度并沒有到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(shù)成長,有時候甚至?xí)斐杉俸傅膯栴}或無法上錫。
 
回過來看HotBar的熱壓頭也是同樣的道理,雖然設(shè)定400°C但實際接觸到PCB的焊墊后,真正傳導(dǎo)到錫膏的溫度并不會真的有400°C這么高溫,如果真有這么高溫的話,很多的電子零件及電路板應(yīng)該也都無法承受這樣的溫度。這是因為熱的傳導(dǎo)會隨著時間及距離而衰減。
 
HotBar的溫度曲線設(shè)定建議一定要按照PCBA 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(chǎn)生熱散失的問題,連接普通的焊墊是為了要避免溫度設(shè)定過高致產(chǎn)生燒焦的問題。

如何量測及設(shè)定HotBar的溫度
關(guān)于HotBar的機臺設(shè)定,基本上至少都會有兩段設(shè)定,而且每一階段都可以自行設(shè)定其溫度及時間,這就有點類似兩個溫區(qū)的回焊爐(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(guān)系,基本上HotBar機臺上的脈沖電流一打開,就是全速加熱直到設(shè)定的溫度及時間為止,但是這里的溫度量測的是熱壓頭的而不是電路板上的焊錫,所以在溫度的設(shè)定上必須比融錫的溫度(217°C)高出許多,這類似reflow的溫度設(shè)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(yù)熱,一般會設(shè)定在大約150°C~170°C左右,而這個溫度也是一般軟板(FPC)可以長時間承受的溫度而不至于破壞其結(jié)構(gòu),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(yù)測的問題發(fā)生,比如說分層(de-lamination),而且也可以起到驅(qū)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(dǎo)到錫膏處,這時候可能就必須要增加預(yù)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(shè)定在360°C~400°C左右,務(wù)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于燒焦軟板,時間一般約設(shè)定在4~8秒之間,建議一定要根據(jù)每片板子的特性,實際量測其溫度曲線后才決定各階段的溫度及時間的設(shè)定。
 
最后我還適應(yīng)強調(diào),HotBar焊錫所需要的溫度測量應(yīng)該是PCB的錫膏焊點上的溫度,而這也是熱壓頭加熱后所傳導(dǎo)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,然后實際用熱壓頭加熱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。


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