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Omega熱電偶線在PCB板中的多路溫度測量應用

日期：2025-10-20 14:28

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摘要：

OMEGA熱電偶線性價比好，精度高，故是非常暢銷的熱電偶線，下面就omega熱電偶線在PCB板中的多路溫度測量應用操作說明

印刷電路板組裝流程

我們日常生活中的電子產品皆是將電子零件安裝在印刷電路板(PCB)而組成的。印刷電路板的組裝系統（見圖1）為：(1) PCB 送板機(loader);(2)錫膏印刷機;(3)插件著裝機(SMD);(4)回焊爐(reflow oven);(5)PCB 收板機(unloader)。印刷電路板由送板機送入輸送帶，印刷機立即將焊錫涂刷于電路板上;接著插件著裝機檢取電子零件并插于電路板上，為求插裝之**，插裝機上都會配備視覺系統來輔助定位;*后是經過回焊爐藉加溫來熔化焊錫使電子零件黏著固定住，再由收板機將成品收集起來。

回焊爐內分為數個區域，溫度是從**區漸漸加溫至高溫，然后再減溫到*后一區回到室溫。不同的電路板在制程中需要不同的溫度分布圖，而溫度分布不是只用電路板上單獨一個位置點，而是需要用到電路板上數個位置點（通常以六個點）來當作制程指標。圖2 所顯示的為典型的有六個量測點的回焊爐溫度分布圖，圖中有六條線，分別代表一個位置點的溫度分布﹔此例中回焊爐全長為二公尺，輸送帶速度為4.5mm/s，所以全行程需7 分25 秒。電路板組裝的制造過程中會先研究出*佳的回焊爐溫度分布圖，然后在量產時再將回焊爐溫度控制在*佳的分布狀況，為了確定溫度是控制在期望的*佳狀況，必須作溫度量測與記錄。這就是回焊爐溫度量測記錄器(reflow data logger)的功用。

溫度量測記錄器內有微處理器和內存，電源由可充電的干電池提供，接口上有六個omega熱電偶線溫度量測接頭和一個RS232 的串行傳輸接口。Omega熱電偶線是一種溫度傳感器能將溫度值轉換為豪伏(μV)的電壓值（下文會詳述），經放大電路放大成0~5V 的電壓，由模擬數字轉換器(ADC)轉成數字值送給微處理器；微處理器可以根據用戶設定的取樣時間，以固定的間隔時間將電壓值直接存入內存，或經運算成實際溫度值再存入內存。一旦回焊爐溫測記錄器隨同電路板經過整個回焊爐后，則將溫度分布數據記錄于溫測記錄器中，用戶就使用RS232 傳輸接口將內存內的溫度分布數據傳送給個人計算機，再利用軟件來制作圖表和統計分析溫度數據。

由于要隨著電路板一起經過回焊爐，溫測記錄器在體積上要短小輕薄，市面上的產品厚度約為12mm，而寬度有57mm 和106mm 兩款，長度要求比較不嚴苛約在150mm 左右。溫測記錄器內之微處理器的正常工作溫度環境為0°C 至70°C，為了隔離回焊爐的高溫，溫測記錄器有一個熱屏障盒(thermal barrier)來保護。熱屏障盒為一個隔熱陶瓷盒，內有硅膠墊密封，體積約為25mm 厚135mm 寬215mm長，當溫測記錄器置于熱屏障盒內，能耐外部溫度200°C 達10 分鐘久，且瞬間溫度不超過300°C 時都不會損壞溫測記錄器。

量測規格方面，市面上的回焊爐溫測記錄器之量測精度都宣稱為 ±1°C（實際上不可能達到，后文中會說明），量測溫度范圍為0°C 到500°C，分辨率為0.5°C，即要有1000 個刻度，所以至少要使用10bits 的ADC。而取樣分辨率一般為0.1秒，取樣時間可以從0.1sec 到60min，這對現今的微處理器而言是很容易達成。為求在用*短的取樣時間(0.1sec)可以記錄16 分鐘久的數據，則六個溫測信道需57600 筆數據的記憶容量。溫度量測的傳感器常用者為K型的omega熱電偶線。Omega熱電偶線上的導線需要包覆著電氣絕緣皮，常用的絕緣皮材質有PTFE(耐熱*高溫在90°C~260°C 間)，玻璃纖維(耐熱*高溫在400°C~480°C 間)，和陶瓷纖維(耐熱*高溫在800°C~1200°C 間)。

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