【文章內(nèi)容簡介】 時 ,關(guān)系式為 : E = f（ T） ?根據(jù)這一對不同金屬導(dǎo)線中的溫差電勢值就能顯示出測溫點的溫度。 ②熱電偶的種類 ? 常用熱電偶可分為 標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 和 非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。 ? 目前我國全部按 IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定 S、B、 E、 K、 R、 J、 T七種標(biāo)準(zhǔn)化 熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。可運用于不同溫度、不同場合。 SMT 一般采用 K型熱電偶 ③對 熱電偶的 結(jié)構(gòu)要求 ? 為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下： (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) 補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠； (d) 保護套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。 ④熱電偶冷端的溫度補償 ? 由于熱電偶的材料一般都比較貴重，而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，通常采用補償導(dǎo)線把熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。 ? 熱電偶補償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還 需采用其他修正方法來補償冷端溫度 t0≠0℃ 時對測溫的影響 。 ? 在使用熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配， 極性不能接錯， 補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過 100℃ 。 ⑤測溫方式：分為接觸式和非接觸式兩大類 ? 接觸式測溫儀表 測溫儀表比較 簡單、可靠，測量精度較高 ；但 因測溫元件與被測介質(zhì)需要進行充分的 熱交換 ，需要一定的時間才能達到熱平衡，所以 存在測溫的延遲現(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，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應(yīng)速度一般也比較快；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 ⑥ K型熱電偶 鎳鉻 — 鎳硅（鎳鋁）熱電偶（分度號為 K） ? 該種熱電偶的正極為含鉻 10%的鎳鉻合金（ KP），負(fù)極為含硅 3%的鎳硅合金（ KN）。 ? K型熱電偶適于在氧化性及惰性氣氛中連續(xù)使用。短期使用溫度為 1200℃ ，長期使用溫度為 1000℃ ? 我國已經(jīng)基本上用鎳鉻 — 鎳硅熱電偶取代了鎳鉻 —鎳鋁熱電偶。 國外仍然使用鎳鉻 — 鎳鋁熱電偶 。兩種熱電偶的化學(xué)成分雖然不同，但其熱電特性相同，使用同一分度表。 （ 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)需要進行充分的 熱交換， 需要一定的時間才能達到熱平衡，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)點必須與被監(jiān)測表面直接、可靠的熱接觸 ，使溫度讀數(shù)更接近于熱電偶周圍材料的溫度，否則，在熱電偶結(jié)點與被測表面之間就會產(chǎn)生不可知的熱阻。 (f)用于將熱電偶結(jié)點固定到被測表面的材料應(yīng)最少 。這種材料會增加直接傳給熱電偶的熱容量，以及與這種材料接觸的被測表面的熱絕緣性，這兩種情況均會 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℃ ， 這意味著典型回流溫度曲線上的溫度峰值將大打折扣 。 (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％、熔點超過 289℃ 的焊料，這樣，焊料在回流焊時就不會熔化。 ? 優(yōu)點：高溫焊料具有良好的導(dǎo)熱性，有助于將誤差減到最小，即使在熱電偶結(jié)略微脫離電路板表面的情況下也是如此。它能提供很好的機械固定性能。 ? 缺點：焊接需要相當(dāng)?shù)募记?，否則容易損壞元件、焊點或焊盤； 這種方法不能用于未經(jīng)焊接的電路板，也不能用于將熱電偶固定到不可焊的表面，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。 ? 常用的膠粘劑有兩類 ： 一類是 UV活化膠，它可在幾秒鐘內(nèi)將熱電偶固定，但只能工作于 120℃ 左右；另一類專用的高溫雙組份環(huán)氧膠的耐溫可達 260℃ ，但固化時間長，很不方便（ 大多采用貼片膠 ）。 ?此方法在 SMT中很少使用。主要缺點：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：即使結(jié)點少量翹起，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)—— 機械固定 (d)機械固定 —— 有紙夾固定法、鏍釘固定法、機械式熱電偶支撐器。紙夾和鏍釘固定法只能用于板邊的測量。 ? 紙夾固定快捷方便的，但不能牢固而可靠地固定熱電偶。操作中如不小心拉動線，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。而且熱容量和來自板背面或內(nèi)部銅層的熱傳導(dǎo)會使溫度顯示失真。 ? 機械式熱電偶支撐器 具有以下優(yōu)點：很容易牢固地地夾在電路板的邊緣；可將熱電偶結(jié)點固定在電路板的任何位置，包括元件間的窄小空間； 彈簧張力使熱電偶結(jié)點接觸任何類型的表面 ；低熱容的熱電偶結(jié)點可以快速響應(yīng)溫度的變化； 不需要焊接 ，因此不會破壞電路板；結(jié)點直徑小，可在 BGA中心下面的電路板上鉆一個小孔，可以精確建立器件的回流溫度曲線。而且拆除僅需幾秒鐘。 ? 最新的方法是使用 Temprobe，一種機械式熱電偶支撐器，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) ? 熱電偶連接不當(dāng)會影響溫度曲線的精確性，還可能會損壞電路板。有幾種交叉檢驗安裝技術(shù)的方法，是將這些連接技術(shù)與一種可靠的“基準(zhǔn)”進行比較。 方法 1是“熱點” (hot dot)法 —— 它會在規(guī)定的溫度下改變顏色； 方法 2是精細焊接熱電偶； 方法 3是機械式熱電偶支撐器。 ? “熱點” 的缺陷。在 93~127℃ 范圍內(nèi)，通常按 5~10℃ 的增量變化。它們覆蓋面積很大，使區(qū)域內(nèi)的熱量吸收發(fā)生改變，特別是有一個產(chǎn)生較大輻射熱的元件時。 推薦的連接方法 機械式熱電偶支撐器、高溫焊料精細焊接熱電偶，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 如何獲得精確的測試數(shù)據(jù) ? 在 比較多條熱電偶、或接點的多種連接方法 時，一個基本條件是被附著材料的熱特性應(yīng)相同。理想的情況是 將它們固定在同一個焊盤上進行比較 。 ? 如果不能固定在同一塊焊盤上，就應(yīng)注意測試點之間的差異，如 PCB內(nèi)層大面積鋪地和相鄰的大型元件吸熱等。由于各測試點的熱響應(yīng)不同。會導(dǎo)致升溫或降溫時，一處可能領(lǐng)先或滯后于另一處 。 要驗證這一點，可將熱電偶交換并重新測試。 如果所測溫度曲線相同，說明各測試點的熱響應(yīng)相同， 熱電偶比較是有效的。 （ 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（一般有 3~9個測試點） ? 選取能反映出表面組裝板上高 （熱點） 、中、低（冷點） 有代表性的三個溫度測試點。 ? 最高溫度（熱點） 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） 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上（必須將原焊點上的焊料清除干凈） ?；蛴酶邷啬z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入口處的傳送鏈 /網(wǎng)帶上 ，同時啟動測試軟件。隨著 PCB的運行，在屏幕上畫實時曲線。 ⑥當(dāng) PCB運行過最后一個溫區(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，然后通過計算機軟件調(diào)出溫度曲線） 8. 如何正確分析與調(diào)整再流焊溫度曲線 ? 測定實時溫度曲線后應(yīng)進行分析和調(diào)整，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。 110 ℃ 1 30 ℃ 155 ℃ 185 ℃ 24 0 ℃ 250 ℃ 90 ℃ PCB 入口