如何選擇SMT測溫板熱電偶?不同TC(thermocouple)線差異

「熱電偶(thermocouple, TC)線」是目前業界用來量測環境溫度的最佳工具之一,因為它具有便宜、準確性高、測溫範圍大、反應時間靈敏等優點。

不過目前市面上及業界有多種不同型號的熱電偶線可以選擇,種類(Type)可分為 B、E、J、K、N、R、S、T …等多種,依據熱電偶所使用的金屬線材質不同,其每攝氏度變化所產生的微伏電壓差(µV/°C)也會有所差異,所以必須搭配「測溫儀」選用正確的TC型號,否則可能會造成溫度讀值錯誤的情況發生。

SMT熱電偶測溫線種類的選擇

熱電偶線中以K-type為目前業界最常使用之類型,而現今使用於回焊爐(Reflow ovene)中做為溫度量測之用的也幾乎都是K-Type。

相關延伸閱讀:瞭解熱電偶(thermocouple)、測溫線、感溫線的基本原理與選擇注意事項

各種類型熱電偶的特性比較表及說明:

熱電偶種類
(Type)
材質 適用溫度
範圍 (°C)
常用溫度
(°C)
熱電壓
(µV/°C)
(+) (-)
K 鎳鉻合金 鋁鉻合金 -200~1250 700 41
N 鎳+14.2%鉻
+1.4%矽
鎳+4.4%矽
+0.1%鎂
-270~1300 1000 39
J 高純度鐵 銅鎳合金 0~750 500 52
E 鎳鉻合金 銅鎳合金 -200~900 550 68
T 高純度銅 銅鎳合金 -200~350 200 43
B 70%鉑+30%銠 94%鉑+6%銠 0~1700 1600
R 87%鉑+13%銠 0~1450 1600
S 90%鉑+10%銠 0~1450 1300 9

要注意的是,依據包覆熱電偶線的外皮種類與材質,其適用溫度也會有所限制與不同,選購使用時須留意,一般建議使用於Reflow的熱電偶線至少要選用耐溫在300°C以上者為佳,如果考慮到手焊烙鐵頭的溫度也可能需要量測的話,則建議耐溫要在400°C以上為佳。

(對於大陸那些盜文網站,複製貼上本站文章後,居然還改成自己公司的名字,感到無恥!文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便,請見諒!)

另外,如果使用環境是在較高溫區(700°C~1260°C)且氧氣濃度較低的環境下就不建議選用K-type,因為其鎳鉻合金線會在高溫低氧環境下發生「Green Rot(綠腐蝕)」現象而產生劣化,造成熱電動勢值顯著降低之情形而造成量測誤差過大。

SMT測溫板上使用的熱電偶線徑大小建議

AWG尺規(圖片來自維基百科)熱電偶的線徑一般都會使用「美國線規 (AWG,American Wire Gauge)」標準來做為規範。

TC的線徑大小其實與溫度量測精準度沒有任何關聯,也就是線徑大小不會影響到測溫結果,但是線徑大小則會直接影響到TC在測溫板上的彎折能力與佈線難易度。

測溫線的線徑越大基本上線材就越強壯,也就較不易被折斷;但是相對的缺點也就越不易被彎折來佈線,測溫點的尺寸相對的也會比較大,不利細腳零件的焊點對位測溫。

相反的,測溫線的線徑越小佈線就越容易,有些佈線可能需要穿孔作業量測零件本體下方的焊點(比如BGA錫球測溫),就需要使用直徑較小的線材;缺點是線徑越小就越容易被折斷,也就越容易耗損,測溫點作業期間及後都需要特別留意用電表量測是否有疏失斷裂問題。

一般常規的SMT測溫板會建議採用AWG30線徑((0.01"/0.254mm)的TC測溫線;如果是有穿孔作業需求或是需使用在細間腳零件的時候則建議使用AWG36線徑(0.005"/0.127mm)的TC測溫線。

使用熱電偶的注意事項:

因為熱電偶的正負極所使用的金屬材質不同(K-Type正極:鎳鉻合金;K-Type負極:鎳鋁合金),所以其插頭的正負極不可以接反,而插頭一般為黃色,上面會印有一個「K」字母標示。參考文章最上面的圖示,電熱偶的線頭必須要有完好的焊點兩條裸線區域也不可以互相絞纏在一起,否則可能會在溫度量測過程中因為振動而鬆動或高溫應力形成接觸不良,造成溫度量測失準、漂移等問題。


延伸閱讀:
可以用空板來製作回焊測溫板(profile board)嗎?
SMT回流焊的溫度曲線(Reflow Profile)解說與注意事項
回流焊的爐溫曲線應該使用RSS(馬鞍)型?還是RTS(斜昇)型?

 
 
訪客留言內容(Comments)

K线一般都是两种外皮颜色的线吧,一根红色,一根白色,红色接负极,白色接正极。测温线不上锡这一点就很头疼,一般客户要求不严格的,炉温测试在正常范围内就可以了,有一些比较较真的客户,曲线在某一点有波动异常都会一追到底,这个就和测温线的焊接有关系了。不知道熊老师有没有好的方法解决测温线难焊接的问题。同时欢迎熊老师多多做客大陆的SMT论坛,多多发表您的建议与意见。

liming,
你所謂的「K-type有一根红色,一根白色,红色接负极,白色接正极」為JIS規格,其實世界上還有其他的K-type標準定義不同的顏色,比如IEC定義的K-type就是綠色(+)/白色(-),美國標準則為黃色(+)/紅色(-)。
想要焊接好TC,其實應該是如何保護焊點,可以在焊接好之後於其焊點後方約5~10mm的地方先用紅膠固定,以防止焊點鬆脫。另外,選擇適合的鋁質膠帶貼紙,確實黏貼也可以達到固定的效果。


訪客留言注意事項:
1.首次留言通過審核後內容才會出現在版面上,請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言,與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言,請善加利用【搜尋框】尋找相關文章,找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章,自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容,工作熊不一定會瞭解你在說什麼,就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家,所以回答的內容或許會有不正確的地方,服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題,前先參考這篇文章【詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問,並且請提供足夠的資訊,這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看,但不會每則留言都回答,尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度,工作熊不是你的「細漢」,更沒有拿你的薪水,所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。  
7. 自2021年7月起Google將停止最新文章電子郵件通知,如果你想隨時接收部落格的最新文章可以參考這裡

您有話要說(Leave a comment)

(required)

(required)