可燃?xì)怏w傳感器在工業(yè)烤箱可燃性氣體濃度檢測(cè)中的應(yīng)用

首先工業(yè)烤箱，也就是涂層烘干室，是作為生產(chǎn)設(shè)備使用的，是生產(chǎn)和加工環(huán)節(jié)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一般是在產(chǎn)品涂裝，烘烤階段使用。

當(dāng)然形式是多樣的，比如有些設(shè)備沒(méi)有高溫，也沒(méi)有烘干的字樣，但是也是屬于這一類設(shè)備的?；亓骱冈O(shè)備，回流焊技術(shù)在電子制造領(lǐng)域并不陌生，我們電腦內(nèi)使用的各種板卡上的元件都是通過(guò)這種工藝焊接到線路板上的，這種設(shè)備的內(nèi)部有一個(gè)加熱電路，將空氣或氮?dú)饧訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蛞呀?jīng)貼好元件的線路板，讓元件兩側(cè)的融化后與主板粘結(jié)。這種工藝的優(yōu)勢(shì)是溫度易于控制，焊接過(guò)程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制。

回流焊設(shè)備又分為多種：

根據(jù)技術(shù)分類

熱風(fēng)回流焊：熱風(fēng)式回流焊爐通過(guò)熱風(fēng)的層流運(yùn)動(dòng)傳遞熱能，利用加熱器與風(fēng)扇，使?fàn)t內(nèi)空氣不斷升溫并循環(huán)，待焊件在爐內(nèi)受到熾熱氣體的加熱，從而實(shí)現(xiàn)焊接。熱風(fēng)式回流焊爐具有加熱均勻、溫度穩(wěn)定的特點(diǎn)，PCB的上、下溫差及沿爐長(zhǎng)方向的溫度梯度不容易控制，一般不單獨(dú)使用。自20世紀(jì)90年代起，隨著SMT應(yīng)用的不斷擴(kuò)大與元器件的進(jìn)一步小型化，設(shè)備開(kāi)發(fā)制造商紛紛改進(jìn)加熱器的分布、空氣的循環(huán)流向，并增加溫區(qū)至8個(gè)、10個(gè)，使之能進(jìn)一步精確控制爐膛各部位的溫度分布，更便于溫度曲線的理想調(diào)節(jié)。全熱風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流的回流焊爐經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)與完善，成為了SMT焊接的主流設(shè)備。

熱板傳導(dǎo)回流焊：這類回流焊爐依靠傳送帶或推板下的熱源加熱，通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式加熱基板上的元件，用于采用陶瓷（Al2O3）基板厚膜電路的單面組裝，陶瓷基板上只有貼放在傳送帶上才能得到足夠的熱量，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。中國(guó)的一些厚膜電路廠在80年代初曾引進(jìn)過(guò)此類設(shè)備。

紅外(IR)回流焊爐：此類回流焊爐也多為傳送帶式，但傳送帶僅起支托、傳送基板的作用，其加熱方式主要依紅外線熱源以輻射方式加熱，爐膛內(nèi)的溫度比前一種方式均勻，網(wǎng)孔較大，適于對(duì)雙面組裝的基板進(jìn)行回流焊接加熱。這類回流焊爐可以說(shuō)是回流焊爐的基本型。在中國(guó)使用的很多，價(jià)格也比較便宜。

紅外線+熱風(fēng)回流焊：20世紀(jì)90年代中期，在日本回流焊有向紅外線+熱風(fēng)加熱方式轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。它足按30%紅外線，70%熱風(fēng)做熱載體進(jìn)行加熱。紅外熱風(fēng)回流焊爐有效地結(jié)合了紅外回流焊和強(qiáng)制對(duì)流熱風(fēng)回流焊的長(zhǎng)處，是21世紀(jì)較為理想的加熱方式。它充分利用了紅外線輻射穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，熱效率高、節(jié)電，同時(shí)又有效地克服了紅外回流焊的溫差和遮蔽效應(yīng)，彌補(bǔ)了熱風(fēng)回流焊對(duì)氣體流速要求過(guò)快而造成的影響。

這類回流焊爐是在IR爐的基礎(chǔ)上加上熱風(fēng)使?fàn)t內(nèi)溫度更加均勻，不同材料及顏色吸收的熱量是不同的，即Q值是不同的，因而引起的溫升AT也不同。例如，lC等SMD的封裝是黑色的酚醛或環(huán)氧，而引線是白色的金屬，單純加熱時(shí)，引線的溫度低于其黑色的SMD本體。加上熱風(fēng)后可使溫度更加均勻，而克服吸熱差異及陰影不良情況，紅外線+熱風(fēng)回流焊爐在國(guó)際上曾使用得很普遍。

由于紅外線在高低不同的零件中會(huì)產(chǎn)生遮光及色差的不良效應(yīng)，故還可吹入熱風(fēng)以調(diào)和色差及輔助其死角處的不足，所吹熱風(fēng)中又以熱氮?dú)鉃槔硐搿?duì)流傳熱的快慢取決于風(fēng)速，但過(guò)大的風(fēng)速會(huì)造成元器件移位并助長(zhǎng)焊點(diǎn)的氧化，風(fēng)速控制在1．Om/s~1.8ⅡI/S為宜。熱風(fēng)的產(chǎn)生有兩種形式：軸向風(fēng)扇產(chǎn)生（易形成層流，其運(yùn)動(dòng)造成各溫區(qū)分界不清）和切向風(fēng)扇產(chǎn)生（風(fēng)扇安裝在加熱器外側(cè)，產(chǎn)生面板渦流而使各個(gè)溫區(qū)可精確控制）。

氣相回流焊接：氣相回流焊接又稱氣相焊(VaporPhaseSoldering，VPS)，亦名凝熱焊接(condensationsoldering)。加熱碳氟化物（早期用FC-70氟氯烷系溶劑），熔點(diǎn)約215℃，沸騰產(chǎn)生飽和蒸氣，爐子上方與左右都有冷凝管，將蒸氣限制在爐膛內(nèi)，遇到溫度低的待焊PCB組件時(shí)放出汽化潛熱，使焊錫膏融化后焊接元器件與焊盤。美國(guó)將其用于厚膜集成電路(IC)的焊接，氣柏潛熱釋放對(duì)SMA的物理結(jié)構(gòu)和幾何形狀不敏感，可使組件均勻加熱到焊接溫度，焊接溫度保持一定，無(wú)需采用溫控手段來(lái)滿足不同溫度焊接的需要，VPS的氣相中是飽和蒸氣，含氧量低，熱轉(zhuǎn)化率高，但溶劑成本高，且是典型臭氧層損耗物質(zhì)，因此應(yīng)用上受到極大的限制，國(guó)際社會(huì)現(xiàn)今基本不再使用這種有損環(huán)境的方法。

激光回流焊，光束回流焊：激光加熱回流焊是利用激光束良好的方向性及功率密度高的特點(diǎn)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將激光束聚集在很小的區(qū)域內(nèi)，在很短的時(shí)間內(nèi)使被加熱處形成一個(gè)局部的加熱區(qū)，常用的激光有C02和YAG兩種，是激光加熱回流焊的工作原理示意圖。

激光加熱回流焊的加熱，具有高度局部化的特點(diǎn)，不產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱沖擊小，熱敏元器件不易損壞。但是設(shè)備投資大，維護(hù)成本高。

熱絲回流焊：熱絲回流焊是利用加熱金屬或陶瓷直接接觸焊件的焊接技術(shù)，通常用在柔性基板與剛性基板的電纜連接等技術(shù)中，這種加熱方法一般不采用錫膏，主要采用鍍錫或各向異性導(dǎo)電膠，并需要特制的焊嘴，因此焊接速度很慢，生產(chǎn)效率相對(duì)較低。

熱氣回流焊：熱氣回流焊指在特制的加熱頭中通過(guò)空氣或氮?dú)?，利用熱氣流進(jìn)行焊接的方法，這種方法需要針對(duì)不同尺寸焊點(diǎn)加工不同尺寸的噴嘴，速度比較慢，用于返修或研制中。

感應(yīng)回流焊：感應(yīng)回流焊設(shè)備在加熱頭中采用變壓器，利用電感渦流原理對(duì)焊件進(jìn)行焊接，這種焊接方法沒(méi)有機(jī)械接觸，加熱速度快；缺點(diǎn)是對(duì)位置敏感，溫度控制不易，有過(guò)熱的危險(xiǎn)，靜電敏感器件不宜使用。

聚紅外回流焊：聚焦紅外回流焊適用于返修工作站，進(jìn)行返修或局部焊接。

根據(jù)形狀分類

臺(tái)式回流焊爐：臺(tái)式設(shè)備適合中小批量的PCB組裝生產(chǎn)，性能穩(wěn)定、價(jià)格經(jīng)濟(jì)（大約在4-8萬(wàn)人民幣之間），國(guó)內(nèi)私營(yíng)企業(yè)及部分國(guó)營(yíng)單位用的較多。

立式回流焊爐：立式設(shè)備型號(hào)較多，適合各種不同需求用戶的PCB組裝生產(chǎn)。設(shè)備高中低檔都有，性能也相差較多，價(jià)格也高低不等（大約在8-80萬(wàn)人民幣之間）。國(guó)內(nèi)研究所、外企、企業(yè)用的較多。

根據(jù)溫區(qū)分類

回流焊爐的溫區(qū)長(zhǎng)度一般為45cm～50cm，溫區(qū)數(shù)量可以有3、4、5、6、7、8、9、10、12、15甚至更多溫區(qū)，從焊接的角度，回流焊至少有3個(gè)溫區(qū)，即預(yù)熱區(qū)、焊接區(qū)和冷卻區(qū)，很多爐子在計(jì)算溫區(qū)時(shí)通常將冷卻區(qū)排除在外，即只計(jì)算升溫區(qū)、保溫區(qū)和焊接區(qū)。

按照我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，SMT生產(chǎn)車間是需要配可燃?xì)怏w濃度報(bào)警器的，事實(shí)上，在高溫過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生氣體，尤其是焊接的各種焊料和一些有機(jī)物料。?高溫爐、高溫烤箱由于原材料、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)在高溫烘烤的環(huán)境下，產(chǎn)生熱量，材料會(huì)進(jìn)行分解，從而產(chǎn)生了可燃性的氣體?？扇?xì)怏w在烤爐、烤箱內(nèi)部、進(jìn)出氣口以及空氣中就會(huì)形成聚集。如達(dá)到燃燒的三要素，極有可能會(huì)發(fā)生燃燒爆炸的危險(xiǎn)。

可燃?xì)怏w濃度報(bào)警器就是檢測(cè)氣體濃度泄漏報(bào)警的儀器。當(dāng)工業(yè)環(huán)境中可燃或有毒氣體泄漏時(shí)，當(dāng)可燃?xì)怏w濃度報(bào)警器檢測(cè)到氣體濃度達(dá)到爆炸或中毒報(bào)警器設(shè)置的報(bào)警點(diǎn)時(shí)，可燃?xì)怏w濃度報(bào)警器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以提醒工作采取安全措施，并驅(qū)動(dòng)排風(fēng)、切斷、噴淋系統(tǒng)，防止發(fā)生爆炸、火災(zāi)、中毒事故，從而保障人身財(cái)產(chǎn)安全。可燃?xì)怏w濃度報(bào)警器中核心元器件可燃?xì)怏w傳感器可以采用進(jìn)口可燃?xì)怏w傳感器TGS816:可燃?xì)怏w傳感器TGS816不僅可檢測(cè)多種可燃?xì)怏w，而且采用了陶瓷底座，可耐受200°C高溫的使用環(huán)境，對(duì)甲烷、丙烷與丁烷氣體具有很高的靈敏度，是監(jiān)控LNG與LPG最為理想的傳感器。由于其對(duì)多種氣體擁有靈敏度，可廣泛運(yùn)用于各種領(lǐng)域，因此是一款價(jià)廉物美的優(yōu)秀傳感器。費(fèi)加羅傳感器的敏感素子由二氧化錫（SnO2）半導(dǎo)體構(gòu)成，其在清潔的空氣中電導(dǎo)率很低，當(dāng)空氣中被檢測(cè)氣體存在時(shí)，該氣體的濃度越高傳感器的電導(dǎo)率也會(huì)越高。使用簡(jiǎn)單的電路，就可以將電導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)換成與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出。

那么報(bào)警器應(yīng)該如何安裝呢？

可燃?xì)怏w濃度報(bào)警器安裝位置：

探測(cè)器應(yīng)安裝在氣體易泄漏場(chǎng)所，具體位置應(yīng)根據(jù)被檢測(cè)氣體相對(duì)于空氣的比重決定。

當(dāng)被檢測(cè)氣體比重大于空氣比重時(shí)，探測(cè)器應(yīng)安裝在距離地面(30～60)cm處，且傳感器部位向下。

當(dāng)被檢測(cè)氣體比重小于空氣比重時(shí)，探測(cè)器應(yīng)安裝在距離頂棚(30～60)cm處，且傳感器部位向下。

為了正確使用探測(cè)器及防止探測(cè)器故障的發(fā)生，請(qǐng)不要安裝在以下位置：

◆ 直接受蒸汽、油煙影響的地方；

◆ 給氣口、換氣扇、房門等風(fēng)量流動(dòng)大的地方；

◆ 水汽、水滴多的地方（相對(duì)濕度：≥90%RH）；

◆ 溫度在-40℃以下或55℃以上的地方；

審核編輯 黃昊宇