无铅波峰焊的电路原理分析

　　在表面安装技术（SMT）中印刷板的双波峰焊接及表面元件（SMC）电路板的单波峰焊接工艺中，均需应用液态钎料的波峰焊接技术及设备。
　　一、开发三相异步感应泵的必要性
　　目前供电子装联生产的波峰焊机大部分是机械泵式波峰焊机，由于机械泵叶片在高温下（250℃左右）旋转，快速磨损，一方面对焊料有污染，另一方面要定期维修，更换磨损的叶片及磨损件，为用户带来不便，再有，由于机械泵旋转运动，造成锡面的扰动，使得氧化增加，锡渣形成量大。
　　为解决上述问题，国外开发出了传导式电磁泵波峰焊机，取消了机械泵，无任何转动部件，无磨损，免维护，氧化锡渣产生量下降，部分解决了机械泵式波峰焊的问题，但传导式电磁泵由于其结构固有的性能不稳，波峰忽高忽低问题而无法满足生产工艺要求。
　　90年代，国内有关单位针对上述问题开发了单相感应式电磁泵波峰焊机，解决了波峰不稳问题，无任何转动部件，免维护，基本解决了机械泵式波峰焊机存在的问题，但该机在制做宽波峰（300mm～400mm波峰宽度）和超高波峰（40mm高度）方面，显得力量不足。
　　针对以上问题，国内相继开发出了基于电磁炮理论的三相异步感应泵具备了无任何转动部件，无磨损，免维护，波峰平稳光滑，锡槽表面锡面平稳，波峰锡料无旋转扰动，氧化渣形成明显下降，由于效率高，可制备宽波峰（400mm）和超高波峰（40mm）的波峰焊机，基本上满足了波峰焊机的需要。
　　二、技术原理
　　1、机械泵式波峰焊机原理
　　如图所示，机械泵泵送的液态锡料有旋转分量，造成波峰不稳，必须加几次均压稳流才可使用，且由于旋转推动造成锡面不稳形成大量氧化锡渣，使焊接成本上升，高温下转动，造成叶片和密封的磨损失效，必须定期停产、维修。
　　2、传导式电磁泵原理
　　如图所示，传导式电磁泵原理是：在磁场中的导体，通过电流，则导体将受到磁场的推力，三者方向相互垂直，推力的大小为F=I×B。
　　传导电磁泵没有任何转动部件，解决了机械泵磨损问题，形成免维护焊机。但由于与液态金属接触的大电流电极向液态金属传导电流的过程中，因氧化渣在电极上的附着和遮蔽，造成波峰不稳，甚至大起大落，不能稳定的生产，国内进口瑞士这种机型近50台基本都已停用。
　　3、感应电磁泵原理
　　它采用的原理是利用单相C型开口电磁铁，由于内外环的磁程差而产生内外环磁场的相位差，进而形成前进磁场分量，即由超前相位指向滞后相位的前进磁场分量。在前进磁场分量中的液态金属钎料切割磁力线，因此受到一个向前的感应力，达到泵送液态金属钎料的目的。
　　由于利用的是磁程差产生相位差，形成前进磁场分量，其前进磁场分量非常有限，大部分为不产生前进推力的脉动磁场，要制造出如图的宽波峰（300mm～400mm波峰宽度）和超高波峰（40mm高度）非常困难。
　　4、三相异步感应泵原理
　　这是我国在波峰焊机上获得的又一专利技术，它不仅解决了传导式电磁泵的传导式电磁泵的传导电流电极由于氧化渣遮蔽造成的波峰不稳问题，无任何转动部件，无电流变换器，免维护、无磨损，而且效率高，可获得高而有力的波峰及宽波峰。
　　三相异步感应式电泵的原理是利用三相电源相互差120°相位差，在空间分布，构成各自磁场，其合成磁场，是一个前进磁场中切割磁力线，感应电流，形成前进的电磁力。
　　由于直接利用的是三相电源固有的相位差，因而合成磁场基本无脉动磁场分量，均是产生前进力的合成磁场，与电磁炮原理完全相同,因而效率高，可达70％以上，由三相异步感应式电泵构成的波峰焊机除具有感应式电磁泵具有的所有优点外，如声频微扰振动波叠加，增强焊接能力和爬孔能力，无任何转动部件、无磨损、免维护、结构简单等，还具有波峰高而有力、可获得超高波峰40mm和宽波峰300～400mm宽度。
　　由于异步感应泵产生的是直线推力，液态金属锡料无旋转，锡槽平静，因而产生的氧化渣大量减少，单班氧化渣减少4KG左右，仅一年节约的焊料价值便可收回投资近10万元。
　　三、应用效果比较
　　采用三相异步感应泵开发的单／双波峰自动焊机，经使用比较，我们得到如下结果：
　　由于具备了特有的微扰振动波叠加，可以有效地赶出SMT软钎接中由于助焊剂和粘贴剂热分解所产生的遮蔽钎接区的气体，消除跳焊和SMC、SMD阴影区，达到SMT软钎接要求，同时，由于微扰波的叠加没使得波峰焊的爬孔能力明显加强，提高焊接可靠性和成品率。
　　波峰平滑无旋转分量，由于三相异步感应电磁泵产生的是直线推力而非机械泵的叶片旋转推力，因而波峰平滑，锡槽液面扰动小，氧化轻微。
　　波峰平稳，由于是感应泵技术，结合稳压原理，可达到电网电压浮动10％时，感应泵上的电压浮动近为3％，因而波峰稳定。
　　效率高。三相异步感应电磁泵由于不存在脉动磁场分量，因而效率大幅度提高，以开发的样机显示，波峰宽度打400mm，波峰高度为40mm。而三相感应泵的磁化电流仅5A左右，这样的工作条件保证了三相异步感应泵工作在低热和低电流负荷状态，保证了长期的寿命可靠性。
　　无转动部件，无磨损，真正实现了免维护，省去了定期维修环节。