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HotBar 熱壓熔錫焊接怎麼做:原理、溫度與壓力怎麼控、熱壓頭與機台怎麼選,從零件設計、備錫、設定曲線到選熱壓頭的 5 個階段

HotBar 熱壓熔錫焊接怎麼做:原理、溫度與壓力怎麼控、熱壓頭與機台怎麼選,從零件設計、備錫、設定曲線到選熱壓頭的 5 個階段

HotBar 熱壓熔錫焊接(又叫脈衝加熱焊接)是把兩個已經上好錫、塗了助焊劑的零件壓在一起,用一支通電發熱的熱壓頭(thermode)加熱到焊錫熔化、流動,再在壓力下冷卻凝固;熱壓頭上的熱電偶把溫度回饋給電源,每一次焊接都是加熱、冷卻一次。常見的是把軟板焊到硬板、陶瓷或玻璃上,也用來焊排線、電池組與小同軸線。好不好做,大半在焊之前就決定了:軟板與電路板的焊墊怎麼設計、焊墊旁有沒有吸熱的大銅面、預先上的錫量對不對;上機時再看溫度、時間、壓力、熱壓頭是否貼平,以及熱壓頭的尺寸。同一套設備用不同的溫度、時間與壓力曲線,也能做導電膠的壓合,異方性導電膠(ACF)是其中一種。 本文談的是 HotBar 焊接的原理、零件設計、備錫、設定與熱壓頭、機台怎麼選;溢錫短路怎麼排查、ACF 材料怎麼選,不在範圍內。分成 5 個階段:

  • 階段①|先懂原理、用在哪裡: 怎麼加熱、和接頭相比的好處與代價。
  • 階段②|零件設計: 軟板的三種端子、焊墊寬度、吸熱的銅面。
  • 階段③|備錫與助焊劑: 錫要先上在哪裡、上多少、助焊劑怎麼選。
  • 階段④|設定溫度、時間、壓力與檢查: 曲線的各段、壓力、貼平、治具、看焊點。
  • 階段⑤|選熱壓頭與機台: 熱壓頭的形狀、尺寸、保養,機台的組成與 ACF 壓合。

下面每個階段寫:怎麼做、公開資料怎麼說,有對應時再寫嘉鴻能幫的;來源、例外與整理放在文末的「備註」。此為一般情況,仍需視個案而定。

① 原理 加熱 熱壓頭通電發熱 回饋 熱電偶控溫度 壓著冷卻 一直壓到焊錫凝固 要有:知道能不能這樣接 ② 零件設計 端子 三種軟板端子 焊墊 軟板比硬板窄 吸熱 避開大銅面 要有:熱能平均傳到 ③ 備錫 錫量 從四成覆蓋試起 先回焊 錫膏先熔成一層 助焊劑 少量、低固含量 要有:穩定的錫量 ④ 設定 曲線 預熱、熔錫、冷卻 壓力 夠就好,太大可能連錫 貼平 用感壓紙檢查 要有:均勻的焊點 ⑤ 熱壓頭 長度 超出焊墊兩端 寬度 留空間給被擠開的錫 保養 清潔與修平 要有:選對尺寸與機台 示意圖
圖 1 HotBar 熱壓熔錫焊接的五個階段:原理、零件設計、備錫、設定與檢查、選熱壓頭與機台(示意圖)

階段①:先懂原理、用在哪裡

怎麼做:

  • 怎麼焊起來:兩個事先上好錫、塗了助焊劑的零件,被加熱到焊錫熔化、流動,再在壓力下冷卻,形成永久的電氣與機械接合(來源 1、2)。
  • 怎麼加熱:電源把電流送進熱壓頭,熱壓頭本身的電阻讓它發熱;熱電偶把溫度回饋給電源(來源 1)。
  • 為什麼叫脈衝:熱壓頭每焊一次就加熱、冷卻一次,和一般焊接不同;從加熱、熔錫到冷卻,壓力一直壓著(來源 2)。
  • 焊點要到多少度:焊錫要到熔點以上 40 °C、維持 2 到 3 秒,才會好好潤濕與流動(來源 1)。
  • 用在哪裡:把軟板接到硬板、陶瓷與玻璃的主要方法,也可以焊表面黏著的邊緣接頭、電池組、排線與小同軸線;因為只加熱接點附近,怕熱的零件也能用(來源 3)。
  • 有腳零件很少這樣焊:零件腳的共面度是問題,焊的時候還要先把零件黏住固定(來源 3)。
  • 和接頭相比的好處:省下接頭的成本與空間,直接連接也可能比接頭更可靠(來源 3)。
  • 代價:多一道工序;軟板被拉扯時焊點可能裂;重工困難,從電路板上拆下軟板幾乎都會毀了軟板(來源 3)。
  • 間距細到一個程度,改用導電膠:雜誌報導寫,間距大於 15 密爾(約 0.38 mm)用熱壓焊接很好,小於 15 密爾用導電膠膜壓合比較好(來源 3)。

公開資料怎麼說: 一家脈衝熱壓焊設備廠的技術簡報(沒有標發表日期,版權年 2024)寫:脈衝加熱焊接是把兩個預先塗了助焊劑、上了錫的零件加熱到焊錫熔化流動,再在壓力下冷卻,形成永久的電氣與機械接合;熱壓頭在設定的時間與溫度曲線下施加熱與壓力,熱電偶提供溫度回饋;電源送交流電進熱壓頭,熱壓頭的電阻發熱;焊錫要到熔點以上 40 °C、維持 2 到 3 秒。同一家廠的零件設計指南(沒有標發表日期,版權年 2020)寫:脈衝加熱焊接和傳統焊接不同的地方,是熔錫靠一支每次焊接都加熱、冷卻一次的熱壓頭,加熱、熔錫、冷卻的整個循環都施加壓力。一本組裝產業雜誌的報導(2006 年,引述兩家熱壓焊設備廠人員與一家軟板設計公司負責人)寫:熱壓焊是把軟板接到電路板、陶瓷與玻璃的主要方法,也能焊表面黏著邊緣接頭、電池組、排線與小同軸線,屬於選擇性焊接,怕熱的零件也能用;理論上也能焊有腳零件,但很少這樣做,因為腳的共面度有問題,而且要先黏住零件;直接焊軟板可以省下接頭的成本與空間,也可能比接頭更可靠,但多一道工序、軟板被拉扯時焊點可能裂、重工困難,拆下軟板幾乎都會毀掉它;間距大於 15 密爾用熱壓焊、小於 15 密爾用導電膠膜比較好(備註表 1)。

階段②:零件設計

怎麼做:

  • 軟板的三種端子:全露出(兩面的聚醯亞胺都去掉,熱壓頭直接壓在線路上)、單面開窗(只去掉朝向電路板的一面,熱透過上面的聚醯亞胺傳下去)、雙面開窗(原文 open windowed:兩面都去掉,但兩側與末端留著聚醯亞胺支撐)(來源 1、2)。
  • 三種的取捨:全露出與雙面開窗,熱壓頭溫度可以低一點,多的錫有地方流;全露出的線路容易在搬運時被弄彎、弄壞;單面開窗好拿,但熱壓頭溫度要高,多的錫沒地方去,對電路板上的錫量不寬容;雙面開窗要讓熱壓頭剛好落在窗內(來源 1、2)。
  • 單面開窗的限制:上層聚醯亞胺上限 0.002 吋(50 微米),每 25 微米會損失 60 到 80 °C;間距下限 0.020 吋(500 微米)以免短路;焊墊至少 0.080 吋(2 mm)長,焊錫圓角才長得出來(來源 1)。聚醯亞胺加熱到遠超過 260 °C,表面會燒焦、弄髒熱壓頭(來源 2)。
  • 軟板焊墊比電路板窄:焊錫熔化、零件被壓下時,錫會被擠到兩側;軟板焊墊窄一點,錫有地方流,比較不會連錫,也比較好對位(來源 2、3)。
  • 細間距的電路板線寬:電路板的線路寬度設成間距的一半,降低對偏時短路的風險(來源 1、2)。
  • 吸熱的銅面要避開:焊墊旁的大銅面、加寬的線路與鍍通孔會把熱帶走,讓整排焊點溫度不均;連到焊墊的線路要等寬、盡量細,當成「熱壩」;用細線當熱壩時,焊墊周圍 0.080 吋內不要有吸熱的東西(來源 1、2)。
  • 多層板:焊接區下方只走細的訊號線,平均分布在焊墊下;有屏蔽層的話,對整排焊點的影響要一樣(來源 1、2)。
  • 留位置給熱壓頭與治具:熱壓頭要能超出焊墊區的兩端;焊接區正下方的電路板背面不要放零件,以免卡到下方的支撐治具;軟板與電路板留定位孔,方便對位(來源 1、3)。
  • 陶瓷基板要慢慢加熱:一般的電路板材料都耐得住局部加熱,陶瓷基板要用比較受控的升溫,以免裂開;兩個零件的吸熱能力差太多,冷卻時焊點也可能裂(來源 2)。
全露出 熱壓頭直接壓在線路上 溫度可以低一點 多的錫 有地方流 要小心 線路容易在搬運時被弄彎 單面開窗 熱隔著聚醯亞胺傳下去 好拿,但溫度要高 多的錫 沒地方去,對錫量不寬容 雙面開窗 兩側與末端有支撐 比全露出耐搬運 多的錫 有地方流,溫度可以低一點 要小心 熱壓頭要剛好落在窗內 軟板焊墊比硬板窄,被擠開的錫才有地方去 示意圖;依來源一、二
圖 2 軟板的三種端子:全露出、單面開窗、雙面開窗的取捨(示意圖,依來源 1、2)

公開資料怎麼說: 前面那份技術簡報寫:軟板常見的是聚醯亞胺包住銅線路;全露出的熱壓頭溫度較低,但線路搬運時容易被弄彎;單面開窗好拿,但熱壓頭溫度較高;雙面開窗的熱壓頭溫度較低,但對位很關鍵;單面開窗上層聚醯亞胺上限 0.002 吋(50 微米),每 25 微米造成 60 到 80 °C 的損失,間距下限 0.020 吋,焊墊至少 0.080 吋長;電路板線寬是間距的 50%,電路板焊墊要比軟板寬,留定位孔,熱壓頭要能超出焊墊區兩端至少 0.040 吋(1 mm),焊接區正下方的背面不要有零件;焊墊之間吸熱不同會讓加熱不均,等寬的細線當熱壩,焊墊周圍 0.080 吋內不要有吸熱的東西,多層板焊接區下方只走細的線。前面那份零件設計指南寫:軟板焊墊比電路板焊墊窄,錫被擠到兩側時有地方流,對錫量比較寬容、也比較好對位;細間距的電路板線寬是間距的 50%;單面開窗的設計對多的錫不寬容;聚醯亞胺加熱到遠超過 260 °C 會燒焦、弄髒熱壓頭;陶瓷基板要較受控地加熱,兩個零件吸熱差太多,冷卻時焊點可能裂;焊點沿長度方向的吸熱差異,是常要克服的設計問題。前面那篇雜誌報導寫:要在接點兩側與下方留空間給熱壓頭;焊墊附近的金屬化或金線路會把熱吸走;軟板焊墊理想比電路板焊墊窄(備註表 2)。

嘉鴻能幫的:

  • 嘉鴻工程部可以協助看 PCB 設計好不好生產,包括拼板。

階段③:備錫與助焊劑

怎麼做:

  • 錫要先上好:雜誌報導描述的流程,是電路板焊墊在表面黏著製程時就印錫膏、過回焊,HotBar 時只塗助焊劑、壓上軟板(來源 3);兩個零件通常都事先上錫;沒有事先上錫時,單面開窗的軟板配鍍金或鍍錫的焊墊仍可能潤濕,兩個零件的鍍層常常就足以做出可靠的焊點(來源 2)。
  • 錫量從四成覆蓋開始試:一份指南建議從 0.006 吋厚的鋼板、開口遮成焊墊面積約 40% 開始試,再依實際結果調整(來源 2);另一份簡報寫 0.005 吋(0.127 mm)厚、約 40% 覆蓋(來源 1);雜誌報導也寫印刷後約覆蓋焊墊的 40%(來源 3)。
  • 回焊後的錫高:一位設備廠人員說,回焊後焊墊上的平均錫高,小間距約 10 微米、大間距約 50 微米;間距越小,錫量與熱壓頭尺寸越要找對(來源 3)。
  • 印上去的錫膏要先回焊:錫膏直接拿來熱壓不建議,很多錫粉不會熔;印好的錫膏要先過回焊爐熔成一層(來源 1、2)。
  • 各種上錫方式:印錫膏再回焊,錫量沒控好會太多;浸錫加熱風整平,風刀要很乾淨;電鍍準但錫量少、成本高;波焊上錫的錫量可能不均(來源 1)。細間距通常用熱風整平,讓錫平均分布、表面平,熱傳比較好,也比較好對位(來源 2)。
  • 錫量由焊墊尺寸與軟板種類決定:焊墊大小與間距決定能印的上限與下限錫量;雙面開窗與全露出的軟板,可以承受略多一點的錫,單面開窗要少一點(來源 2)。
  • 助焊劑用低固含量的:好焊的零件只需要少量不含活性的助焊劑,常用免洗型;固含量越低,熱壓頭越不容易髒;溶劑要先乾再焊(來源 2)。免洗助焊劑塗上後 5 分鐘內要完成焊接(來源 1)。
  • 零件要乾淨:零件要沒有灰塵、沒有氧化(來源 2)。

公開資料怎麼說: 前面那篇雜誌報導寫:電路板塗上助焊劑後放上軟板,錫已經在表面黏著製程時印在焊墊上、回焊過;熱壓焊可以用任何助焊劑與焊料,包括無鉛,更重要的是焊墊上的錫量;印刷後錫應覆蓋焊墊約 40%,回焊後的平均錫高小間距約 10 微米、大間距約 50 微米。前面那份零件設計指南寫:兩個零件通常都事先上錫,沒有事先上錫時,單面開窗的軟板配鍍金或鍍錫的焊墊仍可能潤濕,兩個零件的鍍層常常就足以做出可靠的焊點;多數設計要另外用印刷上錫並先回焊;錫量的重複性是製程管控的關鍵,起點是 0.006 吋鋼板、開口遮成 40% 覆蓋,常要試一陣子;焊墊大小與間距決定錫量上下限,雙面開窗與全露出的軟板能承受略多一點的錫;細間距通常先熱風整平;只需少量非活性助焊劑,常用免洗,固含量越低熱壓頭越不易髒,溶劑要先乾。前面那份技術簡報寫:印錫膏再回焊若錫量沒控好會過多,浸錫加熱風整平的風刀要很乾淨,電鍍準但錫量少、昂貴,直接上錫膏不建議(很多錫粉不會熔),波焊的錫量可能不均;建議用 0.127 mm 厚的錫膏、約 40% 覆蓋;免洗助焊劑塗上後 5 分鐘內要焊(備註表 3)。

階段④:設定溫度、時間、壓力與檢查

怎麼做:

  • 要管的變數:溫度、時間、壓力、接觸、對位、材料與吸熱(來源 1);一套汽車電子用的自動設備,列出關鍵的參數是溫度、壓合力、零件之間的距離、平整度與助焊劑覆蓋(來源 5)。
  • 曲線分段:待機段讓熱壓頭保溫;基礎段讓每個零件從一樣的溫度開始(要低於助焊劑的活化溫度);預熱段讓助焊劑先作用,吸熱很大或陶瓷這類怕裂的基板才用;熔錫段讓焊錫到熔點以上 40 °C、維持 2 到 3 秒;冷卻段在焊錫一凝固就抬頭(來源 1)。
  • 熱壓頭要設得比焊錫熔點高很多:熱要穿過聚醯亞胺、又被下面的銅面吸走:一份指南寫,熱壓頭直接壓在接點上時設 280 到 330 °C,單面開窗要 330 到 400 °C(來源 2);另一份寫單面開窗要 350 到 400 °C(來源 1);雜誌報導舉的例子是全露出約 300 °C、隔著聚醯亞胺約 400 °C、金屬基板約 500 °C,但焊點本身只會到一般的回焊溫度(來源 3)。
  • 用盡量低的溫度與盡量短的時間:能焊好就好,零件受熱越少、越不容易壞(來源 1、2)。
  • 時間的量級:熱壓頭升到峰值約 1.5 到 2 秒;在峰值約 3 到 8 秒讓助焊劑作用、焊錫熔化;冷卻約 2 秒,可以吹氣縮短(來源 3)。
  • 抬頭溫度:冷卻設到焊錫凝固點以下就抬頭;焊錫實際溫度比量到的熱壓頭溫度低,多數情況設 180 °C 也不會有乾焊(來源 1、2)。
  • 壓力:壓力要夠,熱才傳得過去:一份簡報寫熱壓頭面上下限 約 12 kg/cm²(來源 1);一份指南寫多數接點不到 20 磅(9 kg)(來源 2);雜誌報導裡設備廠人員說通常很輕,不到 5 磅,有些情況要加大,例如電路板不平時(來源 3)。壓力太大,會把錫擠出接點,可能造成連錫(來源 3)。要用機械或電子力量計量壓力(來源 1)。
  • 熱壓頭要貼平:熱壓頭要和所有接點共平面,接觸不均就會傳熱不均、出現冷焊;可以用感壓紙或燒印測試檢查(來源 1);那套自動設備的每個焊頭都能調位置與平面度,調平面度會連帶改到熱電偶的位置(來源 5)。
  • 對位:軟板對電路板偏了可能短路,熱壓頭偏了會加熱不均(來源 1);治具要很準,可以用定位銷、真空吸住軟板、或加攝影機輔助對位(來源 2、3)。
  • 治具別變成散熱片:鋁、黃銅、銅做的治具會把熱帶走,一般用工具鋼;焊接區下方鑲耐熱塑膠(例如 PEEK);酚醛樹脂也可以,但磨耗快(來源 1、2)。另一份報導描述的治具,是鋁底座上放耐熱、防靜電的塑膠座(來源 3)。
  • 看焊點:壓力一直維持到冷卻,乾焊的機會很小;焊點上應該看得到寬度、長度都均勻的熱壓頭壓痕,有熔錫的跡象;把軟板撕開,焊接區應呈粒狀;焊墊不能燒焦或從板子、軟板上剝離;單面開窗的聚醯亞胺表面可以有壓痕或變色,但不能燒焦或分離(來源 1、2)。
  • 把數據留下來:電源(控制器)可以設包絡線與數值上下限,檢查每一次是否一致(來源 1);要訂上下限,必須記錄並分析很多產品的數據;壓合力要量測與校正(來源 5)。
縱向:熱壓頭溫度 橫向:時間 焊錫凝固點附近 預熱 升溫 熔錫 冷卻 抬頭 深藍長條:壓力從開始一直壓到焊錫凝固 預熱只在吸熱大或陶瓷基板時才用 熱壓頭設得比焊點高很多:熱要穿過軟板、又被銅面吸走 用能焊好的溫度下限與短時間 壓力太大會把錫擠出、可能造成連錫 示意圖;依來源一、二、三,不是實測曲線
圖 3 HotBar 的溫度曲線與壓力:升溫、熔錫、冷卻,壓力從頭壓到焊錫凝固(示意圖,依來源 1、2、3)

公開資料怎麼說: 前面那份技術簡報寫:製程變數有溫度、時間、壓力、接觸、對位、材料與吸熱;曲線分待機、基礎、升溫、預熱、熔錫、冷卻等段,基礎溫度要低於助焊劑的活化溫度,預熱用在吸熱大或陶瓷這類怕裂的基板,熔錫段要讓焊錫到熔點以上 40 °C、維持 2 到 3 秒,SAC305 雖然 218 °C 就熔,熱壓頭要設更高,典型的單面開窗要 350 到 400 °C;寧可用盡量低的時間與溫度;焊錫溫度通常比量到的熱壓頭溫度低,冷卻抬頭多數可設 180 °C;熱壓頭面上下限 約 12 kg/cm²,用力量計量;熱壓頭要和接點共平面,否則會冷焊,可用感壓紙或燒印測試;對偏可能短路;鋁、黃銅、銅治具會帶走熱,一般用工具鋼,焊接區下方鑲 PEEK;電源可設包絡線與數值上下限;焊點要有均勻壓痕、撕開呈粒狀、不能燒焦或剝離。前面那份零件設計指南寫:直接接觸時熱壓頭設 280 到 330 °C,單面開窗 330 到 400 °C;多數接點不到 20 磅(9 kg),力量要精準控制、可以校正;治具要完全平,研磨比銑削好;細間距可以用 X-Y 平台與攝影機對位。前面那篇雜誌報導寫:熱壓頭 1.5 到 2 秒升到峰值,全露出約 300 °C、隔著聚醯亞胺約 400 °C、金屬基板約 500 °C,峰值約 3 到 8 秒,冷卻約 2 秒;壓力範圍 2 到 160 磅,但通常不到 5 磅;關鍵的三個參數是時間、溫度與壓力,壓力太大會把錫擠出、可能造成連錫。一所大學研究團隊的期刊論文(2026 年,研究一套汽車電子用的自動熱壓焊設備)寫:關鍵的參數是溫度、壓合力、零件距離、平整度與助焊劑覆蓋;訂上下限要記錄並分析許多產品的數據;壓合力要量測校正;每個焊頭可調位置與平面度(備註表 4)。

嘉鴻能幫的:

  • 熱壓後要看焊點的壓痕、熔錫跡象,以及焊墊有沒有燒焦或剝離時,可用 7 吋數位顯微鏡 拍照記錄(商品頁寫 1 到 1,200 倍連續變焦、鏡頭角度可調以避開反光,可拍照錄影留品管紀錄)。

階段⑤:選熱壓頭與機台

怎麼做:

  • 熱壓頭的形狀:有尖頭、刀片、折疊式等型式(來源 1);也有立體(3D)熱壓頭,讓電流繞著工作面走,跨過各條線路時沒有電位差(來源 2)。
  • 長度:要完全蓋住整排線路,兩端各多出至少一個焊墊間距(來源 2);另一份簡報寫兩端各超出至少 0.040 吋(1 mm)(來源 1);雜誌報導寫兩端各多一個焊墊寬,長度通常不超過 4 吋(來源 3)。
  • 寬度:一份指南寫下限 0.059 吋,標準 0.079 吋,壽命與表現比較好;錫量控制不好或空間不夠時可以用 0.047 吋,但壽命與表現會打折(來源 2)。雜誌報導寫通常 0.05 到 0.08 吋寬,不必和焊墊一樣寬,蓋住每個焊墊約三分之一就夠;焊不好時,換熱壓頭寬度有時就解決了(來源 3)。
  • 寬度要留錫的去處:熱壓頭寬度要讓熱在盡量短時間內傳到,也要留空間給被擠開的熔錫,避免連錫(來源 2);熱壓頭的厚度要小於焊墊長度,焊錫圓角才長得出來(來源 1)。
  • 電路板焊墊約三倍寬:一份指南的設計例子,電路板焊墊寬約為熱壓頭寬的三倍,多的錫有地方去,也方便檢查(來源 2)。
  • 材料與做法:放電線切割與特殊材料,做出沿長度溫度一致、加熱時仍平整的熱壓頭,而且焊錫不會沾上、不易氧化(來源 2);雜誌報導描述的設備用的是鈦做的熱壓頭(來源 3)。
  • 熱壓頭要保養:定期用異丙醇或丙酮清掉燒在表面的助焊劑與聚醯亞胺;可以用 600 號碳化矽砂紙低壓力磨平;清錯或磨錯會弄壞熱電偶、讓表面不平;在熱壓頭與軟板之間墊一層隔離膜,可以減少弄髒,也有自動送膜的裝置(來源 1)。
  • 機台的四個部分:電源(控溫度與時間)、壓合頭(控壓力)、熱壓頭(發熱)、治具(定位與對位)(來源 4)。
  • 半自動與自動:雜誌報導描述的設備像桌上型電阻焊機,用線性滑台或兩個治具的旋轉台送料(來源 3);一套五站旋轉台的自動設備重複性高,但應用彈性有限、初期成本高、參數要常校正(來源 5)。
  • 同一套設備也能做導電膠壓合:一篇文章寫,導電膠壓合(文中稱為熱封,包括 ACF 與熱封連接器兩種)可以用同一套設備,但溫度、時間與壓力的曲線不同(來源 4);雜誌報導也寫熱壓焊系統可以設定成用膠膜壓合,焊接是升溫、持溫、冷卻,膠的壓合是溫度持平、沒有升降段(來源 3)。
  • ACF 怎麼導通:導電膠裡的導電粒子通常 3 到 12 微米,被壓在上下線路之間才導通,只在厚度方向導電;ACF 一般用在細間距(6 密爾,0.15 mm);ACF 要先在 80 到 100 °C 預貼 3 到 5 秒,對位後再加熱壓合,常在熱壓頭與軟板之間墊一層矽(silicon)介面層或墊片,用來維持整個接點的壓力一致(來源 4)。

公開資料怎麼說: 前面那份技術簡報寫:熱壓頭有尖頭、刀片、折疊式等型式;熱壓頭要依用途選對尺寸,兩端各超出焊墊區 0.040 吋(1 mm),厚度要小於焊墊長度讓焊錫圓角長出來,工作面要夠大才傳得到熱;要定期用異丙醇或丙酮清掉燒在表面的助焊劑與聚醯亞胺,可用 600 號碳化矽砂紙低壓力修平,清理或修平不當會弄壞熱電偶、讓工作面不平;用隔離膜減少汙染,可自動送膜。前面那份零件設計指南寫:熱壓頭長度要完全蓋住線路、兩端各多一個焊墊間距;寬度下限 0.059 吋、標準 0.079 吋,錫量控制不好或空間有限可用 0.047 吋但壽命與表現較差;寬度要留空間讓熔錫被擠開;電路板焊墊約為熱壓頭寬的三倍;放電線切割與特殊材料做出沿長度溫度一致、加熱時仍平整、焊錫不沾、抗氧化的熱壓頭,立體熱壓頭跨線路沒有電位差。前面那篇雜誌報導寫:設備像桌上型電阻焊機,鈦熱壓頭裝在氣壓缸上,用線性滑台或旋轉台送料;熱壓頭依零件訂做、容易更換,通常 0.05 到 0.08 吋寬、不超過 4 吋長,兩端各多一個焊墊寬,只需蓋住每個焊墊約三分之一;熱壓焊系統可以設定成用膠膜壓合,膠的壓合溫度持平,沒有升溫與冷卻段。一本電子組裝雜誌刊出的文章(2000 年,作者是一家設備公司的產品經理)寫:導電膠壓合在文中稱為熱封,包括 ACF 與熱封連接器;系統由電源、壓合頭、熱壓頭與治具四部分組成,同一套設備可以做熱封,但溫度、時間與壓力曲線不同;熱壓頭截面要小,才升溫快、冷卻快;導電粒子通常 3 到 12 微米,只在厚度方向導電,ACF 一般用在細間距(0.15 mm);ACF 要在 80 到 100 °C 預貼 3 到 5 秒,再對位壓合,常墊矽介面層或墊片。前面那篇 2026 年的論文寫:自動設備的重複性高,但應用彈性有限、初期成本高、參數要常校正(備註表 5)。

常見問題

Q1:脈衝加熱和恆溫加熱的熱壓機差在哪?

恆溫式的熱壓頭一直維持在設定溫度;脈衝式是每焊一次才通電升溫,焊完再降溫。一份 1999 年的導電膠膜熱壓機設定說明寫,恆溫式價格較低,但壓合時接點溫度會一路往上、可能超過目標,用在怕熱的基材(例如 PET 銀漿軟板)要留意;脈衝式(處理器控制)較貴,可以用程式設定升到目標溫度後持平。本頁的 HotBar 焊錫做法,是壓著冷卻到焊錫凝固才抬頭,這段冷卻要靠熱壓頭每次焊完降溫,也就是脈衝加熱(見本頁階段①、④)。

Q2:熱壓頭設定的溫度和焊點實際溫度差多少?要怎麼量?

差多少沒有通用值,要用您自己的零件實測。前面那份設定說明的做法是:做一組不放膠膜、但保留緩衝墊的假組件,把細的熱電偶夾在接點位置、盡量放在線路之間,接上反應夠快的數位溫度計試壓,量到接點實際溫度後,再調熱壓頭的設定溫度或曲線;換一種組件(連線路圖案小改也算)就要重做一次。焊錫的目標是焊點到熔點以上 40 °C、維持 2 到 3 秒,焊點實際溫度會比熱壓頭量到的溫度低(見本頁階段④);這套量法用在焊錫時,請用您的零件自己驗證。

Q3:熱壓頭上的熱電偶要注意什麼?

熱電偶是電源控溫度的依據,它壞了或位置變了,電源顯示的溫度就和熱壓頭的實際溫度對不上。本頁的資料寫,清理或修平熱壓頭的方法不對會弄壞熱電偶,自動設備調整焊頭平面度也會連帶改到熱電偶的位置(見本頁階段④、⑤)。一家焊接設備商的產品頁,把「熱電偶斷線」列在電源的監控項目裡;一家設備廠的熱壓頭型錄表,列的熱電偶是 K 型。

Q4:用同一台機器壓導電膠膜時,熱壓頭下面的矽膠墊多久要換?

沒有固定的次數,要定期檢查更換。前面那份設定說明建議用導熱矽膠當緩衝墊,讓壓力與熱平均分到每條線路;矽膠墊壓過幾次後可能變脆,要定期換;緩衝墊太厚,膠可能流得太多而造成短路,厚度照該膠膜的壓合說明。本頁階段⑤也寫,ACF 壓合常在熱壓頭與軟板之間墊一層矽介面層,用來維持整個接點的壓力一致;換墊的頻率,請由您的工廠依試壓與檢查結果自訂。

備註:來源與例外

以下給需要核對的人看,不看也不影響上面的做法。設備廠、軟板廠與焊料廠的資料、您的產品規範與您自己的驗證,和本文不同時,以它們為準。

各階段的出處

來源用在哪裡與出處
來源 1階段①到⑤:原理、熔點以上 40 °C、軟板三種端子、單面開窗的限制、電路板設計、上錫方式、錫量、助焊劑、曲線各段、溫度、壓力、貼平、治具、檢查、熱壓頭型式與保養;一家脈衝熱壓焊設備廠的技術簡報(廠商資料,沒有標發表日期,版權年 2024)
來源 2階段①到⑤:定義、軟板焊墊比電路板窄、線寬、吸熱、陶瓷基板、錫量起點、熱風整平、助焊劑、溫度、壓力、檢查、熱壓頭長度與寬度、材料;同一家設備廠的零件設計指南(廠商資料,沒有標發表日期,版權年 2020)
來源 3階段①到⑤:用在哪裡、和接頭相比、間距、錫量與錫高、溫度與時間、壓力、治具、熱壓頭尺寸與材料、膠的壓合曲線;一本組裝產業雜誌的報導(2006 年,引述兩家熱壓焊設備廠人員與一家軟板設計公司負責人)
來源 4階段⑤:機台的四個部分、ACF 的原理與步驟;一本電子組裝雜誌刊出的文章(2000 年,作者是一家設備公司的產品經理;放在一家熱壓焊設備廠的網站)
來源 5階段④、⑤:重要參數、上下限要靠數據、壓力與平面度校正、自動設備的限制;一所大學研究團隊的期刊論文(2026 年,研究一套汽車電子用的自動熱壓焊設備)
嘉鴻資料「嘉鴻能幫的」;嘉鴻工程部的協助範圍、數位顯微鏡的商品頁

表 1|原理與用途

項目公開資料怎麼說
怎麼焊上錫、塗助焊劑的兩個零件加熱熔錫,壓著冷卻(來源 1、2)
怎麼加熱電流通過熱壓頭發熱,熱電偶回饋溫度(來源 1)
焊點溫度熔點以上 40 °C、2 到 3 秒(來源 1)
用在哪裡軟板接硬板、陶瓷、玻璃;邊緣接頭、電池組、排線、同軸線(來源 3)
好處省接頭的成本與空間(來源 3)
代價多一道工序、拉扯會裂、重工困難(來源 3)
間距大於 15 密爾焊接,小於 15 密爾用導電膠膜(來源 3)

來源:見各列;間距的分界是雜誌報導的寫法,報導沒有標明是哪一位受訪者說的。

表 2|零件設計

項目公開資料怎麼說
三種端子全露出、單面開窗、雙面開窗(來源 1、2)
單面開窗上層上限 50 微米,每 25 微米損失 60 到 80 °C(來源 1)
間距與焊墊長間距下限 0.020 吋、焊墊至少 0.080 吋長(來源 1)
焊墊寬軟板比電路板窄(來源 2、3)
細間距線寬間距的一半(來源 1、2)
吸熱等寬細線當熱壩,0.080 吋內不要有吸熱的東西(來源 1、2)
背面與定位焊接區下方不放零件,留定位孔(來源 1、3)
陶瓷要受控加熱,以免裂開(來源 2)

來源:見各列;聚醯亞胺的溫度損失,來源 2 寫的是 50 到 80 °C。

表 3|備錫與助焊劑

項目公開資料怎麼說
錫在哪裡表面黏著時印錫膏並回焊過(來源 3)
起點約 40% 覆蓋,鋼板 0.005 或 0.006 吋(來源 1、2)
錫高回焊後小間距約 10 微米、大間距約 50 微米(來源 3)
錫膏直接用不建議,很多錫粉不會熔(來源 1)
上錫方式印刷加回焊、熱風整平、電鍍、波焊各有限制(來源 1、2)
助焊劑少量、低固含量、免洗、溶劑先乾(來源 2)
時間免洗助焊劑塗上 5 分鐘內焊(來源 1)

來源:見各列;錫量的表格數字,來源 2 寫明只是參考,要實際試。

表 4|設定與檢查

項目公開資料怎麼說
曲線待機、基礎、預熱、熔錫、冷卻(來源 1)
熱壓頭溫度直接接觸 280 到 330 °C;單面開窗 330 到 400 °C(來源 2)或 350 到 400 °C(來源 1)
時間升溫 1.5 到 2 秒、峰值 3 到 8 秒、冷卻約 2 秒(來源 3)
抬頭溫度多數可設 180 °C(來源 1、2)
壓力下限 約 12 kg/cm²(來源 1);多數不到 9 kg(來源 2);通常不到 5 磅(來源 3)
貼平感壓紙或燒印測試(來源 1)
治具工具鋼加 PEEK 鑲件(來源 1);鋁底座加塑膠座(來源 3)
檢查壓痕均勻、撕開呈粒狀、不燒焦不剝離(來源 1、2)
數據設上下限,靠多批數據訂(來源 1、5)

來源:見各列;三份資料的溫度與壓力寫法不同,是不同設備與零件的例子。

表 5|熱壓頭與機台

項目公開資料怎麼說
型式尖頭、刀片、折疊式(來源 1);立體(來源 2)
長度兩端多一個間距(來源 2)、1 mm(來源 1)或一個焊墊寬(來源 3)
寬度下限 0.059 吋、標準 0.079 吋(來源 2);0.05 到 0.08 吋(來源 3)
電路板焊墊約為熱壓頭寬的三倍(來源 2)
材料溫度一致、加熱時平整、焊錫不沾(來源 2);鈦(來源 3)
保養異丙醇或丙酮清潔、600 號砂紙修平、墊隔離膜(來源 1)
機台電源、壓合頭、熱壓頭、治具(來源 4)
自動化重複性高,但彈性有限、成本高、要常校正(來源 5)
導電膠與 ACF同設備、不同曲線(來源 3、4);導電粒子通常 3 到 12 微米,ACF 預貼 80 到 100 °C(來源 4)

來源:見各列;來源 4 是 2000 年的資料,ACF 的材料已有變化。

例外與限制

  • 看到什麼:本文讀到的是 5 份公開資料;其中 3 份放在同一家熱壓焊設備廠的網站(來源 1、2 是該廠的資料,來源 4 的作者是一家設備公司的產品經理),來源 5 研究的也是同一家廠的設備;來源 3 引述的三位受訪者裡,有兩位是設備廠人員;沒有讀到 HotBar 焊接的標準條文。
  • 數字的條件:熱壓頭溫度、壓力、時間、尺寸,三份資料寫法不同,都是各自設備與零件的例子,不是通用值;上機前要用自己的零件試出來。
  • 來源的年代:來源 1、2 沒有標發表日期,只有版權年(2024、2020);來源 3 是 2006 年、來源 4 是 2000 年的資料;來源 5 研究的是一套特定的自動設備。
  • 範圍:溢錫短路的排查、ACF 材料的選擇與可靠度驗證,不在這一篇的範圍。
  • 本文的整理:圖 1 到圖 3(圖 2 依來源 1、2,圖 3 依來源 1、2、3),是本文的整理;其餘句子都能在來源或嘉鴻的頁面找到對應的敘述。
  • 嘉鴻的協助範圍:「嘉鴻能幫的」只寫嘉鴻工程部的協助範圍與站上已發佈頁面的原句;商品規格以商品頁為準,連結文字沒有寫商品頁的型號與廠牌。

本文為一般情況的整理,不是標準條文的轉述,也不是對某一家熱壓焊設備廠、軟板廠或焊料廠的背書,更不構成對您產品與製程的保證。請以設備廠、軟板廠與焊料廠的資料、您的產品規範,以及您自己的驗證為準;此為一般情況,仍需視個案而定。

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