Omega热电偶线在PCB板中的多路温度测量应用

日期:2020-09-19 00:52
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摘要: Omega热电偶线性价比好,精度高,故是非常畅销的热电偶线,下面就omega热电偶线在PCB板中的多路温度测量应用 操作说明 印刷电路板组装流程 我们日常生活中的电子产品皆是将电子零件安装在印刷电路板(PCB)而组成的。印刷电路板的组装系统(见图1)为:(1) PCB 送板机(loader);(2)锡膏印刷机;(3)插件着装机(SMD);(4)回焊炉(reflow oven);(5)PCB 收板机(unloader)。印刷电路板由送板机送入输送带,印刷机立即将焊锡涂刷于电路板上;接着插件着装机检取电子零件并插于电路板上,...
OMEGA热电偶线性价比好,精度高,故是非常畅销的热电偶线,下面就omega热电偶线在PCB板中的多路温度测量应用 操作说明




印刷电路板组装流程

我们日常生活中的电子产品皆是将电子零件安装在印刷电路板(PCB)而组成的。印刷电路板的组装系统(见图1)为:(1) PCB 送板机(loader);(2)锡膏印刷机;(3)插件着装机(SMD);(4)回焊炉(reflow oven);(5)PCB 收板机(unloader)。印刷电路板由送板机送入输送带,印刷机立即将焊锡涂刷于电路板上;接着插件着装机检取电子零件并插于电路板上,为求插装之**,插装机上都会配备视觉系统来辅助定位;*后是经过回焊炉藉加温来熔化焊锡使电子零件黏着固定住,再由收板机将成品收集起来。

omega热电偶线在PCB板中的多路温度测量应用 
图1: 印刷电路板组装生产线图。

回焊炉内分为数个区域,温度是从**区渐渐加温至高温,然后再减温到*后一区回到室温。不同的电路板在制程中需要不同的温度分布图,而温度分布不是只用电路板上单独一个位置点,而是需要用到电路板上数个位置点(通常以六个点)来当作制程指标。图2 所显示的为典型的有六个量测点的回焊炉温度分布图,图中有六条线,分别代表一个位置点的温度分布﹔此例中回焊炉全长为二公尺,输送带速度为4.5mm/s,所以全行程需7 分25 秒。电路板组装的制造过程中会先研究出*佳的回焊炉温度分布图,然后在量产时再将回焊炉温度控制在*佳的分布状况,为了确定温度是控制在期望的*佳状况,必须作温度量测与记录。这就是回焊炉温度量测记录器(reflow data logger)的功用。

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图2: 典型的回焊炉温度分布图。


回焊炉温度量测记录器

温度量测记录器内有微处理器和内存,电源由可充电的干电池提供,接口上有六个omega热电偶线温度量测接头和一个RS232 的串行传输接口。Omega热电偶线是一种温度传感器能将温度值转换为豪伏(μV)的电压值(下文会详述),经放大电路放大成0~5V 的电压,由模拟数字转换器(ADC)转成数字值送给微处理器;微处理器可以根据用户设定的取样时间,以固定的间隔时间将电压值直接存入内存,或经运算成实际温度值再存入内存。一旦回焊炉温测记录器随同电路板经过整个回焊炉后,则将温度分布数据记录于温测记录器中,用户就使用RS232 传输接口将内存内的温度分布数据传送给个人计算机,再利用软件来制作图表和统计分析温度数据。

由于要随着电路板一起经过回焊炉,温测记录器在体积上要短小轻薄,市面上的产品厚度约为12mm,而宽度有57mm 和106mm 两款,长度要求比较不严苛约在150mm 左右。温测记录器内之微处理器的正常工作温度环境为0°C 至70°C,为了隔离回焊炉的高温,温测记录器有一个热屏障盒(thermal barrier)来保护。热屏障盒为一个隔热陶瓷盒,内有硅胶垫密封,体积约为25mm 厚135mm 宽215mm长,当温测记录器置于热屏障盒内,能耐外部温度200°C 达10 分钟久,且瞬间温度不超过300°C 时都不会损坏温测记录器。

量测规格方面,市面上的回焊炉温测记录器之量测精度都宣称为 ±1°C(实际上不可能达到,后文中会说明),量测温度范围为0°C 到500°C,分辨率为0.5°C,即要有1000 个刻度,所以至少要使用10bits 的ADC。而取样分辨率一般为0.1秒,取样时间可以从0.1sec 到60min,这对现今的微处理器而言是很容易达成。为求在用*短的取样时间(0.1sec)可以记录16 分钟久的数据,则六个温测信道需57600 笔数据的记忆容量。温度量测的传感器常用者为K型的omega热电偶线。Omega热电偶线上的导线需要包覆着电气绝缘皮,常用的绝缘皮材质有PTFE(耐热*高温在90°C~260°C 间),玻璃纤维(耐热*高温在400°C~480°C 间),和陶瓷纤维(耐热*高温在800°C~1200°C 间)。 





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