波峰因數(shù)簡(jiǎn)介

對(duì)于脈沖列，波峰因素（脈沖列的波峰因素是與脈沖寬度及重復(fù)頻率相關(guān)的復(fù)合參數(shù)）近似等于占空比倒數(shù)的平方根。一般數(shù)字萬(wàn)用表都提供一張波峰因素影響表，說(shuō)明較高波峰因素帶來(lái)的誤差。通常波峰因素高于3時(shí)，就會(huì)引入顯著的誤差。

波峰因數(shù)可定義為： 波峰因數(shù) = 波形峰值/波形有效值

在正弦波條件下：

在工業(yè)應(yīng)用中，許多由交流電網(wǎng)供電的負(fù)載裝置，其電流波形都是非正弦的。這包括晶閘管變流功率驅(qū)動(dòng)裝置，燈光調(diào)節(jié)設(shè)備，甚至日光燈。典型的開(kāi)關(guān)電源從電網(wǎng)上獲取的電流波形如圖5所示。

--- 可以看出，電流的波峰因數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 1.414。實(shí)際上大部分開(kāi)關(guān)型電源和電機(jī)調(diào)速器的電流波峰因數(shù)已經(jīng)達(dá)到了或超過(guò)了3。

大的電流波峰因數(shù)不僅會(huì)給裝置本身帶來(lái)附加的損耗和其它不利影響，它所產(chǎn)生的電流波形畸變，同樣會(huì)給供電電網(wǎng)造成污染。由此可見(jiàn)，一個(gè)交流負(fù)載裝置的電流波峰因數(shù)與有效值一樣，是衡量性能的重要指標(biāo)之一。

無(wú)鉛波峰焊焊料波的表面被一層均勻的氧化皮覆蓋，它在無(wú)沿焊料波的整個(gè)長(zhǎng)度方向上幾乎都保持靜態(tài)，在波峰焊接過(guò)程中，PCB接觸到焊料波的前沿表面，氧化皮破裂，PCB前面的焊料波無(wú)皸褶地推向前進(jìn)，這說(shuō)明整個(gè)氧化皮與PCB以同樣的速度移動(dòng)。

當(dāng)PCB進(jìn)入波峰面前端時(shí)，基板與引腳被加熱，并在未離開(kāi)波峰面之前，整個(gè)PCB浸在焊料中，即被焊料所橋聯(lián)，但在離開(kāi)波峰尾端的瞬間，少量的焊料由于潤(rùn)濕力的作用，粘附在焊盤上，并由于表面張力的原因，會(huì)出現(xiàn)以引線為中心收縮至最小狀態(tài)，此時(shí)焊料與焊盤之間的潤(rùn)濕力大于兩焊盤之間的焊料的內(nèi)聚力。因此會(huì)形成飽滿、圓整的焊點(diǎn)，離開(kāi)波峰尾部的多余焊料，由于重力的原因，回落到錫鍋中。

無(wú)鉛波峰焊無(wú)鉛焊料氧化性

同Sn-Pb合金焊料相比，高Sn含量的無(wú)鉛焊料在高溫焊接中更容易氧化，從而在錫爐液面形成氧化物殘?jiān)?SnO2)，影響焊接質(zhì)量，同時(shí)也造成浪費(fèi)。典型的錫渣結(jié)構(gòu)是90%的可用金屬在中心，外面包含10%的氧化物組成[6]。產(chǎn)生錫渣的原因有：

1）原始焊料的質(zhì)量；

2）焊接溫度；

3）波峰高度；

4）波峰的擾度。

溫度升高，增加無(wú)鉛焊料的氧化性，高溫下錫爐表面氧化物的厚度如下表示：

其中：k=k0exp(-B/T)

m= mass(kg)

A= area(m2)

k= growth coefficient

B= is a constant

T= absolute temperature(K)

相同條件下，純錫的k值是Sn-Pb合金k值的兩倍，而且無(wú)鉛焊料的焊接溫度比Sn-Pb合金焊料的要高，故其具有更強(qiáng)的氧化率。為了防止無(wú)鉛焊料的氧化，解決辦法是改善錫爐噴口，最好的對(duì)策是加氮?dú)獗Ｗo(hù)。

改善錫爐噴口的結(jié)構(gòu)，主要就是控制波峰的高度和擾度，減少無(wú)鉛焊料的氧化。氮?dú)獗Ｗo(hù)就是減小氧氣的濃度，從氧化性的本質(zhì)上減小無(wú)鉛焊料的氧化，其效果是顯著的。隨著O2濃度的降低，無(wú)鉛焊料的氧化量是明顯減少的。當(dāng)N2保護(hù)中O2的含量在50ppm或以下時(shí)，無(wú)鉛焊料基本上不產(chǎn)生氧化，N2流量為16m3/h是降低O2含量的臨界值。

無(wú)鉛波峰焊錫爐的腐蝕性

無(wú)鉛波峰焊接PCB上的插裝電子元器件，當(dāng)采用無(wú)鉛焊料時(shí)，由于無(wú)鉛焊料的焊接溫度比Sn-Pb合金焊料高約30-50℃，另外無(wú)鉛焊料中Sn的含量大幅度提高，一般都在95%以上，造成了波峰焊時(shí)無(wú)鉛焊料對(duì)錫爐和噴口的腐蝕性加強(qiáng)。國(guó)內(nèi)一般錫爐采用的材料是SUS304和SUS316型不銹鋼。實(shí)驗(yàn)表明，不銹鋼材料在高溫條件下6個(gè)月就被高Sn無(wú)鉛焊料明顯腐蝕。最容易受到腐蝕的是與流動(dòng)焊料接觸的部位，如泵的葉輪、輸送管和噴口。

不銹鋼具有防腐蝕性能的原因就是合金元素Cr的作用，對(duì)大多數(shù)材料包括普通的Sn-Pb焊料合金，不銹鋼都具有很好的耐腐蝕性能。但對(duì)于高Sn無(wú)鉛焊料，高溫下其在不銹鋼表面具有良好的鋪展能力，容易產(chǎn)生浸潤(rùn)現(xiàn)象，從而產(chǎn)生浸潤(rùn)腐蝕不銹鋼。另外由于在波峰焊過(guò)程中，液態(tài)合金焊料是在不斷流動(dòng)的，沖刷與之接觸的表面，導(dǎo)致沖刷腐蝕，這就是為什么泵的葉輪、輸送管和噴口處的腐蝕更為嚴(yán)重的原因。采用X射線化學(xué)分析儀對(duì)無(wú)鉛焊料腐蝕不銹鋼的截面作成分分析。

無(wú)鉛焊料在不銹鋼表面完全浸潤(rùn)，并與不銹鋼基體之間發(fā)生了相互擴(kuò)散。這種擴(kuò)散最終導(dǎo)致不銹鋼錫爐及其內(nèi)部不銹鋼結(jié)構(gòu)件的腐蝕。

為了防止高Sn無(wú)鉛焊料對(duì)波峰焊設(shè)備的腐蝕作用，提高設(shè)備的使用壽命，對(duì)于無(wú)鉛波峰焊設(shè)備，錫爐里面的葉輪、輸送管和噴口多采用以下材料：

1）鈦及其合金結(jié)構(gòu)；

2）表面滲氮不銹鋼；

3）表面陶瓷噴涂不銹鋼。

對(duì)于錫爐，多選用的材料為：

1）鈦及其合金；

2）鑄鐵；

3）表面陶瓷噴涂不銹鋼；

4）表面滲氮不銹鋼。

無(wú)鉛波峰焊錫爐溫度

無(wú)鉛波峰焊接溫度并不等于錫爐溫度，在線測(cè)試表明，一般焊接溫度要比錫爐溫度低5℃左右，也就是250℃測(cè)量的潤(rùn)濕性能參數(shù)大致對(duì)應(yīng)于255℃的錫爐溫度。

實(shí)驗(yàn)研究表明，對(duì)于一般的無(wú)鉛焊料合金，最適當(dāng)?shù)腻a爐溫度為271℃。此時(shí)，Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu合金一般存在最小的濕潤(rùn)時(shí)間和最大的濕潤(rùn)力。當(dāng)采用不同的助焊劑時(shí)，無(wú)鉛焊料潤(rùn)濕性能最佳的錫爐溫度有所不同，但差別不是很大。對(duì)于采用低固免清洗助焊劑的波峰焊接過(guò)程。

無(wú)鉛波峰焊錫爐的溫度對(duì)焊接的質(zhì)量影響很大。溫度若偏低，焊錫波峰的流動(dòng)性就變差，表面張力大，易造成虛焊和拉尖等焊接缺陷，失去波峰焊接所應(yīng)具有的優(yōu)越性。若溫度偏高，有可能造成元器件受高溫而損壞，同時(shí)溫度偏高，亦會(huì)加速無(wú)鉛焊料的表面氧化。

無(wú)鉛波峰焊波峰高度

波峰高度的升高和降低直接影響到波峰的平穩(wěn)程度及波峰表面焊錫的流動(dòng)性。適當(dāng)?shù)牟ǚ甯叨瓤梢员ＷCPCB有良好的壓錫深度，使焊點(diǎn)能充分與焊錫接觸。平穩(wěn)的波峰可使整塊PCB在焊接時(shí)間內(nèi)都能得到均勻的焊接。當(dāng)波峰偏高時(shí)，表明泵內(nèi)液態(tài)焊料的流速增大。

雷諾數(shù)值增大將使液態(tài)流體進(jìn)行湍流（紊流）狀態(tài)，易導(dǎo)致波峰不穩(wěn)定，造成PCB漫錫，損壞PCB上的電子元器件。但對(duì)于波峰上PCB的壓力增大，這有利于焊縫的填充。不過(guò)容易引起拉尖、橋連等焊接缺陷。波峰偏低時(shí)，泵內(nèi)液態(tài)釬料流體流速低并為層流態(tài)，因而波峰跳動(dòng)小，平穩(wěn)。焊錫的流動(dòng)性變差了，容易產(chǎn)生吃錫量不夠，錫點(diǎn)不飽滿等缺陷。波峰高度通?？刂圃赑CB板厚度的1/2~2/3，其焊點(diǎn)的外觀和可靠性達(dá)到最好。

無(wú)鉛波峰焊浸錫時(shí)間

被無(wú)鉛波峰焊表面浸入和退出熔化焊料波峰的速度，對(duì)潤(rùn)濕質(zhì)量，焊點(diǎn)的均勻性和厚度影響很大。焊料被吸收到PCB焊盤通孔內(nèi)，立即產(chǎn)生熱交換。當(dāng)印制板離開(kāi)波峰時(shí)，放出潛熱，焊料由液相變?yōu)楣滔?。?dāng)錫爐溫度在250℃-260℃左右，焊接溫度就在245℃左右，焊接時(shí)間應(yīng)在3-5秒左右。也就是說(shuō)PCB某一引線腳與波峰的接觸時(shí)間為3-5秒，但由于室內(nèi)溫度的變化，助焊劑的性能和焊料的溫度不同，接觸時(shí)間有所不同。2100433B 解讀詞條背后的知識(shí)

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