PCBA大讲堂：如何量测及设定HotBar的温度

网络上有些朋友对于HotBar热压头（thermodes)的温度设定与实际量测到的温度似乎有着一定程度的误解。
有人以为只要把HotBar的温度设定在400°C后，其热压头的温度就一定要达到这个温度才正常，可是实际量测板子上的温度才只有280°C左右，于是产生了疑问想要实际量测热压头的温度。

其实这是因为没有充分了解HotBar机台的设计及其原理所造成的误解，深圳宏力捷姑且拿烙铁(iron)来做比喻说明好了，当我们把烙铁的温度设定在400°C时，其实际温度真的可以达到，可是当我们把烙铁放到焊锡及零件上的时候，由于焊锡及零件的温度接近于室温，所以烙铁头实际传导到焊锡及零件的温度并没有到400°C，一般可能约在260°C左右而已，而SAC305焊锡的熔点只在217°C，所以可以融锡做焊接，但是如果PCB的焊垫有大片的接地铜箔时，烙铁头的温度散失将成倍数成长，有时候甚至会造成假焊的问题或无法上锡。

回过来看HotBar的热压头也是同样的道理，虽然设定400°C但实际接触到PCB的焊垫后，真正传导到锡膏的温度并不会真的有400°C这么高温，如果真有这么高温的话，很多的电子零件及电路板应该也都无法承受这样的温度。这是因为热的传导会随着时间及距离而衰减。

HotBar的温度曲线设定建议一定要按照PCBA Reflow的温度曲线量测过一次，而且测温的时候最好至少选择三个焊垫（接地焊垫、电源焊垫、普通的焊垫），因为接地及电源的焊垫通常会连接到大片的铜箔，容易产生热散失的问题，连接普通的焊垫是为了要避免温度设定过高致产生烧焦的问题。

关于HotBar的机台设定，基本上至少都会有两段设定，而且每一阶段都可以自行设定其温度及时间，这就有点类似两个温区的回焊炉(reflow oven)，而这也是为何HotBar的焊接时间可以缩到如此短的原因之一。而温度与时间的关系，基本上HotBar机台上的脉冲电流一打开，就是全速加热直到设定的温度及时间为止，但是这里的温度量测的是热压头的而不是电路板上的焊锡，所以在温度的设定上必须比融锡的温度(217°C)高出许多，这类似reflow的温度设定基本上都比实际量测到的温度高一样。

第一个阶段加热的目的在预热，一般会设定在大约150°C～170°C左右，而这个温度也是一般软板(FPC)可以长时间承受的温度而不至于破坏其结构，一般约2～3秒的时间，让软板、锡膏及电路板的温度先加热到一定程度，以避免温度快速上升所造成的不可预测的问题发生，比如说分层(de-lamination)，而且也可以起到驱除水气的效果。另外还要考虑HotBar-FPC的焊垫(焊盘)有没有露到背面来，如果只是单层板且背面没有焊垫，这样子会非常不利热传导到锡膏处，这时候可能就必须要增加预热的温度。

第二阶段就是真正焊锡的温度，所以一般无铅焊锡的温度大多设定在360°C～400°C左右，务必要让焊锡的实际温度落在230～250°C之间，才可以确定融锡又不至于烧焦软板，时间一般约设定在4～8秒之间，建议一定要根据每片板子的特性，实际量测其温度曲线后才决定各阶段的温度及时间的设定。

最后我还适应强调，HotBar焊锡所需要的温度测量应该是PCB的锡膏焊点上的温度，而这也是热压头加热后所传导到PCB上的实际温度，也才是真正焊锡时的温度，所以一般量测HotBar的温度曲线，都要把thermal couple连接到PCB的HotBar焊垫上，然后实际用热压头加热PCB，这样所量测到的温度才是真正可以运用在焊接上的温度。