SMT回焊温度曲线中回焊区前后熔点附近温度会有短暂停顿平移或抬升是什么原因？

我们在制作SMT的回焊温度时间曲线(reflow profile)时，经常会在温度曲线的回焊区前后，而且几乎都是在锡膏熔点附近，发现有温度平移甚至短暂抬升的现象，这是测温板制作有问题？还是什么原因造成这种现象的呢？

（请注意：以下观点没有经过验证，所以只是个人观点，不一定正确）

这种在回焊区前后发生温度平移、飘移或短暂抬升的现象其实可以分成两部分来解释。

一、热力学的熔化热

我们在国中或高中时应该都有读过理化，谈过融化的现象，我们以最常接触也容易理解的「冰」与「水」来做说明好了，「冰」为固体，而「水」则为液体，当我们对着「冰」持续加热，冰的温度就会随着时间而直线上升，当温度到达冰的熔点时，冰(固态)则会开始融化为水(液态)，这段时间会呈现出冰与水同时存在的融熔状态，金属的话就会是浆态(pasty)，虽然持续加热，但是温度则会维持在0°C不变，而这段时间所吸收到的热量则是被用来使水分子间的距离变远，等到所有的冰都变成了水之后，温度才会继续升高。锡膏的熔点也是类似的道理，当温度上升到熔点时，需要吸收一定的热量从固态转变为液态，等到所有的锡膏全部溶化为液态后，温度才会继续上升，所以会出现一段温度不变的时间，反之从液态转变为固态则会释放热量，一样会一段温度不变的时间。

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而单位质量物质由固态转化为液态时，物体需要吸收的热量就被称之为「熔化热(Enthalpy of fusion)」。熔化热是一种潜热(Latent heat)。同一种物质中，液态比固态拥有更高的内能，因此，在熔化的过程中，固态物质需要吸收热量来转变为液态。同样的，物质由液态转变为固态时，则要释放相同的能量。液体中的物质微粒与固体中的相比，受到更小的分子间作用力，因此拥有更高的内能。

二、测温线松脱

如果在温度曲线中发现温度有上下抖动或短暂往上抬升的情形，绝大部份原因都是热电偶(thermalcouple)测温线松动所致。究其原因，现在大多数测温板的制作都会使用SAC305合金焊锡来将测温线焊接于测温板上，因为现今SAC305无铅焊锡的用量最大也最容易取得。

只是，这么一来就会发生一个大家都看到但不一定注意到的问题，就是量测同样使用SAC305锡膏制程的温度曲线时，那些焊接在测温点的焊锡会在进入回焊炉中测温时重新融化，因为SAC305制程的回焊最高温(250°C)会超出SAC305的熔点(217°C)，这时候如果没有使用其他材料来固定测温线的焊点，测温线就会发生松脱及掉落的现象。

而我们一般都会使用红胶来覆盖在测温点上做固定。不过，一般红胶的导热率不佳，188金宝搏苹果下载 个人不建议使用红胶来直接覆盖于测温点上做固定，否则会影响到测温点的实际温度读值，也就是说测温时红胶会阻碍回焊炉中温度传递到测温点的效率，造成测温延迟的问题。而使用红胶覆盖测温点还会产生另一个问题，如果红胶未完全填充测温线焊接在测温点上的所有缝隙，那么在测温板进入回焊区温度超过SAC305熔点时就会发生焊点松脱现象，视缝隙及焊点大小影响松脱的严重性，当测温线松脱焊点到一定程度时就会发生测温飘移的情形，因为会同时量测到焊点与红胶包覆空气的温度，理论上焊锡从液态转变为固态时会散发热量直到完全固化，就会造成被红胶所包覆区域空气的温度上升，于是出现温度短暂抬升的现象。

其实个人也不排除另一个温度冷却时量测温度抬升的可能性，焊锡固化时释放的热量直接加热在覆盖于测温头的红胶上，造成红胶温度升高，我们说过红胶的导热率普遍不佳，如果红胶量又点得太多，散热就更不易，于是测温头就会反映出温度短暂抬升的现象。

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建议大家可以阅读一下【如何选用正确黏贴材质来固定测温头于SMT回焊测温板】这篇文章，了解更多关于测温线埋设的注意事项。

小结

所以，我们可以来做个小结：

• 当我们选用高温焊锡(焊接测温线的焊锡熔点高出生产的回焊最高温)来制作测温板，理论上就不会出现温度平移及短暂抬升的现象。因为焊锡不会被熔化，如果出现了，就一定是哪里出了问题。
• 如果无法选用高温焊锡来焊接测温线时，测温曲线上出现温度平移责是无法避免的正常现象。因为焊锡一定会熔化，就会有熔化热的现象。
• 如果温度曲线中发生有温度抬升的问题时，表示测温线在测温过程中发生松脱，可能无法准确测得实际温度，需要改进。

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延伸阅读：
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