【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)象 ，同時受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測量。 ? 非接觸式儀表 測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需與被測介質(zhì)接觸，測溫范圍廣 。但受到物體的發(fā)射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其 測量誤差較大 。 SMT熱電偶采用接觸式測溫方式 （ 2） SMT使用 K型熱電偶應(yīng)注意的問題 (a) 組成熱電偶的 兩個熱電極的焊接必須牢固 ； (b) 兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣， 以防短路 ； (c) 屬于 接觸式測溫方式， 由于測溫元件與被測介質(zhì)需要進(jìn)行充分的 熱交換， 需要一定的時間才能達(dá)到熱平衡，所以 存在測溫的延遲現(xiàn)象； (d) K型熱電偶允許測溫誤差 177。 % ∣ t∣ 峰值溫度 230℃ 時測溫誤差 ≈ 177。 ℃ (e)熱電偶結(jié)點(diǎn)必須與被監(jiān)測表面直接、可靠的熱接觸 。 (f)用于將熱電偶結(jié)點(diǎn)固定到被測表面的材料應(yīng)最少 。 ? 否則會增加直接傳給熱電偶的熱容量； ? 會 導(dǎo)致在爐溫上升或下降時，熱電偶的溫度滯后于板表面的真實溫度。 當(dāng)溫度的變化率為 2℃ /s時，將滯后 5℃ 至 10℃ ， 這意味著回流溫度曲線上的峰值溫度將大打折扣 。 (g)根據(jù) 熱電偶測溫原理， 每年必須對熱電偶校驗一次 。 （ 3） 熱電偶的固定方法 ? 將熱電偶固定在電路板的各個位置上，可以在焊接過程中監(jiān)測實時溫度曲線。 ? 固定方法有許多種，主要有四種方法： (a)高溫焊料； (b)采用膠粘劑； (c)膠粘帶； (d)機(jī)械固定。 ? 其 目的 是 獲得 各個關(guān)鍵位置的 精確可靠的溫度數(shù)據(jù) 。 ?熱電偶的固定方法對數(shù)據(jù)質(zhì)量（ 真實性 ）的影響 極大 固定方法 (a)—— 高溫焊料 (a)高溫焊料 —— 需要至少含鉛 90％、熔點(diǎn)超過 289℃ 的焊料，這樣，焊料在回流焊時就不會熔化。 ? 優(yōu)點(diǎn)：高溫焊料具有良好的導(dǎo)熱性，有助于將誤差減到最??；它能提供很好的機(jī)械固定性能。 ? 缺點(diǎn)：焊接需要相當(dāng)?shù)募记桑駝t容易損壞元件、焊點(diǎn)或焊盤； 這種方法只能用于焊點(diǎn)，不能用于未經(jīng)焊接的電路板表面和不可焊的表面，如陶瓷與塑料元件體，和 PCB板面。 (左 )邊的熱電偶安裝不良。大的焊點(diǎn)大大地增加了引腳的熱容量。 固定方法 (b)—— 采用膠粘劑 (b)采用膠粘劑 —— 此方法可將熱電偶固定到塑料、陶瓷元件以及 FR4板等不可焊的表面。 ? 常用 貼片膠 。 ?此方法在 SMT中很少使用。 ?主要缺點(diǎn)：膠粘劑導(dǎo)熱性較差，如果在固定熱電偶時使用過多的膠粘劑，將會產(chǎn)生不良的熱傳導(dǎo)；殘留的膠不容易去除；。如用小刀很容易造成損壞電路板。 固定方法 (c)—— 膠粘帶 (c)膠粘帶 —— 高溫膠粘帶，可在任何表面方便地使用。但是，必須使其與被測表面緊密接觸。 ? 缺點(diǎn)：即使結(jié)點(diǎn)少量翹起，只離開被測表面千分之一英寸，其測量溫度也將主要是周圍環(huán)境的溫度，它在一定程度上受到熱輻射的影響；另外，利用膠帶在高密度區(qū)固定熱電偶很困難，甚至不可能。一種行之有效的方法是，將熱電偶導(dǎo)線彎成一個小鉤子的形狀 。 加熱后膠帶松馳， 使熱電偶從引腳處翹起 將熱電偶導(dǎo)線彎成 一個小鉤子的形狀 固定方法 (d)—— 機(jī)械固定 (d)機(jī)械固定 —— 有紙夾固定法、鏍釘固定法、機(jī)械式熱電偶支撐器。紙夾和鏍釘固定法只能用于板邊的測量。 ? 紙夾固定快捷方便；但不牢固，會導(dǎo)致熱電偶移動。 ? 鏍釘固定堅固、可靠；但容易損壞電路板，熱容量大，會使測試溫度失真。 ? 最新的方法是使用 Temprobe，一種 機(jī)械式熱電偶支撐器 ，能可靠地測量任何表面、任何位置的溫度。 各種固定方法測溫準(zhǔn)確性比較 （峰值溫度 235℃ 時） (a)高溫焊料： 平均 ≈ 1 ~ 2℃ (b)膠粘劑： ≈ 3 ~ 4℃ (c)膠粘帶： ≈２ ℃ （翹起時測量的是周圍熱空氣溫度，最高比實際溫度超出 10℃ 左右 ） (d)機(jī)械固定： ≈ 1 ~ 2℃ 各種固定方法測溫誤差平均 ≈ 2 ~ 3℃ 高溫焊料和機(jī)械固定的測溫準(zhǔn)確性比較好 （ 4）如何獲得精確的測試數(shù)據(jù) 如何驗證多條熱電偶測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 可將熱電偶交換并重新測試。如果所測溫度曲線相同，說明各測試點(diǎn)的熱響應(yīng)相同，熱電偶比較是有效的。 將多條熱電偶固定在同一個焊盤上進(jìn)行比較。 推薦的連接方法 機(jī)械式熱電偶支撐器、高溫焊料精細(xì)焊接熱電偶，二者均具有靈敏的熱響應(yīng)，且不會影響被測表面的熱量吸收 （ 5）實時溫度曲線的測試步驟 ①準(zhǔn)備一塊焊好的 實際產(chǎn)品 表面組裝板。 使用‘假件’、舍棄某些器件不貼片、光板，都不能反應(yīng)實際熱容量與空氣對流傳導(dǎo)的效率。因此只能作試驗 ②至少選擇三個以上測試點(diǎn)（一般有 3~9個測試點(diǎn)） ? 選取能反映出表面組裝板上高 （熱點(diǎn)） 、中、低（冷點(diǎn)） 有代表性的三個溫度測試點(diǎn)。 ? 最高溫度（熱點(diǎn)） 一般在爐堂中間，無元件或元件稀少及小元件處； 最低溫度（冷點(diǎn)） 一般在大型元器件處（如 PLCC）、大面積布銅處、傳輸導(dǎo)軌或爐堂的邊緣處、熱風(fēng)對流吹不到的位置。 ③用高溫焊料將三根熱電耦的三個測試端焊在三個焊點(diǎn)上（必須將原焊點(diǎn)上的焊料清除干凈） 。或用高溫膠帶紙將三根熱電耦的三個測試端粘在 PCB的三個溫度測試點(diǎn)位置上，特別要注意，必須粘牢。 如果測試端頭翹起，采集到的溫度不是焊點(diǎn)的溫度，而是周圍熱空氣溫度 。 ④將三根熱電耦的另外一端插入機(jī)器臺面的 3插孔的位置上，或插入采集器的插座上。注意極性不要插反。并記住這三根熱電耦在表面組裝板上的相對位置。 ⑤將被測的表面組裝板置于再流焊機(jī)入口處的傳送鏈 /網(wǎng)帶上 ，同時啟動測試軟件。隨著 PCB的運(yùn)行，在屏幕上畫實時曲線。 ⑥當(dāng) PCB運(yùn)行過最后一個溫區(qū)后，拉住熱電耦線將表面組裝板拽回，此時完成了一個測試過程。在屏幕上顯示完整的溫度曲線和峰值表。 ? （如果使用 采集器 ，應(yīng)將采集器放在表面組裝板后面， 略留一些距離， 并在出口處接出，然后通過計算機(jī)軟件調(diào)出溫度曲線） BGA/CSP、 QFN實時溫度曲線的測試方法 TC2： BGA表面 TC1： BGA邊角 TC4： BGA底部焊球 TC1′ ： BGA邊角 TC3： PBC底部 8. 如何正確分析與優(yōu)化再流焊溫度曲線 ? 測定實時溫度曲線后應(yīng)進(jìn)行分析和調(diào)整優(yōu)化，以獲得最佳、最合理的溫度曲線。 （ 1） 根據(jù)焊接結(jié)果 ，結(jié)合實時溫度曲線和焊膏溫度曲線作比較。并作適當(dāng)調(diào)整 （以 Sn63/Pb37焊膏為例 ） a） 實時溫度曲線和焊膏溫度曲線的升溫斜率和峰值溫度應(yīng)基本一致 。 b） 從室溫到 100℃ 為升溫區(qū) 。 升溫速度控制在＜ 2℃ /s?；?160℃ 前的升溫速度控制在 1℃ ~2℃ /s。 11 0 ℃ 130 ℃ 155 ℃ 185 ℃ 2 4 0 ℃ 2 50 ℃ 9 0 ℃ PC B 入口 出口 1 00 ℃ 130 ℃ 15 5 ℃ 18 5 ℃ 2 4 0 ℃ 25 0 ℃ 90 ℃ 傳送帶速度： 60cm /min 溫度℃ 焊接時間 峰值溫度 2 1 0 ~ 230 1 83 150 1 .2 ~ 3. 5 ℃ /s 100 冷卻區(qū) ＜ 2 ℃ /s ~ 1 ℃ /s ＜ 4 ℃ /s 升溫區(qū) 預(yù)熱區(qū) 回流區(qū) 時間 m in 60 ~ 90 s 6 0 ~ 90s 30 ~ 60s 60 ~ 9 0s 助焊劑 浸潤區(qū) （ 快速升溫區(qū) ） 63Sn37Pb鉛錫焊膏再流焊溫度曲線 c） 從 100~150（ 160） ℃ 為保溫區(qū)。約 60~90s。 ? 如果升溫斜率速度太快，一方面使元器件及 PCB受熱太快，易損壞元器件，易造成 PCB變形。另一方面，焊膏中的熔劑揮發(fā)速度太快，容易濺出金屬粉末，產(chǎn)生錫球； ? 如果預(yù)熱溫度太高、時間過長，容易使金屬粉末氧化，影響焊接質(zhì)量； d） 從 150~183℃ 為快速升溫區(qū)，或稱助焊劑浸潤區(qū)。理想的升溫速度為 ~℃/s ，但目前國內(nèi)很多設(shè)備很難實現(xiàn)，大多控制在 30~60s（ ~1℃/s 有鉛焊接還可接受） ? 當(dāng)溫度升到 150~160℃ 時，焊膏中的助焊劑開始迅速分解活化，如時間過長會使助焊劑提前失效，影響液態(tài)焊料浸潤性，影響金屬間合金層的生成； e） 183~183℃ 是焊膏從融化到凝固的焊接區(qū)，或稱為回流區(qū)。一般為 60~90s。 f） 峰值溫度一般定在比焊膏熔點(diǎn)高 30~40℃ 左右（ Sn37Pb焊膏的熔點(diǎn)為 183℃ ，峰值溫度為 210~230℃ 左右）。這是形成金屬間合金層的關(guān)鍵區(qū)域。大約需要 7~15s。 ? 焊接熱是溫度和時間的函數(shù)。溫度高，時間可以短一些；溫度低，時間應(yīng)長一些。 ? 峰值溫度低或再流時間短，會使焊接不充分，金屬間合金層太?。ǎ? m），嚴(yán)重時會造成焊膏不熔；峰值溫度過高或再流時間長，造成金屬粉末嚴(yán)重氧化，合金層過厚（＞ 4μ m） ，影響焊點(diǎn)強(qiáng)度，嚴(yán)重時還會損壞元器件和印制板，從外觀看，印制板會嚴(yán)重變色。 （ 2）調(diào)整溫度曲線時應(yīng) 按照熱容量最大、最難焊的元件為準(zhǔn)。 要使最難焊元件的焊點(diǎn)溫度達(dá)到 210℃ 以上。 特別注意： （ a）熱電偶的 連接是否有效 。 （ b）考慮到熱電偶與被測介質(zhì)需要進(jìn)行充分的 熱交換，需要一定的時間才能達(dá)到熱平衡， 存在測溫的延遲現(xiàn)象， 必要時 應(yīng)驗證測試數(shù)據(jù)的有效性 （特別在升溫斜率較高，或傳送速度較快時）。 （ 3）考慮 熱耦測溫系統(tǒng)精度 （每臺爐子都有差別） ? 熱電偶 零點(diǎn) 偏移 (最多達(dá) 7 ℃ ) ? 熱電偶測溫誤差 177。 % ∣ t∣ ≈ 177。 ℃ ? 連接材料誤差 ≈ 2 ~ 3℃ ? 各種固定方法誤差 ≈ 2 ~ 3℃ ? 熱偶滯后于板面真實溫度 1 ~ 10℃ ? 測溫儀精度 ≈ 2 ℃ 峰值溫度 230℃ 時 應(yīng)充分了解自家設(shè)備的構(gòu)造、能力、測溫系統(tǒng)的精度 設(shè)置溫度曲線應(yīng)考慮系統(tǒng)精度：保留＞ 系統(tǒng)誤差的工藝窗口 （例如： ＞ ６ ℃ ） （ 4）考慮再流焊爐的熱分布 ? 再流焊爐 橫向 熱分布 ? 再流焊爐 上、下