1恒温系统

    恒温控制系统原理：基本上由加热套管，恒温箱，温度传感器，温度控制器，电源，继电器组成，如本实验需要200度恒温，开始有温控器控制发热体工作，当温度接近设定值时，温度传感器反馈信号到温控器，温控器向继电器发送断电信号，于是发热器停止工作，余热会继续将恒温箱加热，温度会在设定值的10%内波动，当温度传感器感应到温度有所下降时，再次发送反馈信号至温控器，再一次通过继电器控制发热体工作。基本上，发热器是断断续续工作的，工作电源低通高停[4]。一般温度波动会在10分钟左右进入稳定状态。通过此恒温系统来控制坩埚中的合金液恒定在200度左右从而来保持金属液的流动性，防止金属快速冷却堵塞针头。在电路上采用继电器作为控温的核心，继电式调温通过继电器的频繁切换来保持温度基本不变，当加热套管温度到达指定值时继电器会自动断开电路，当温度低于指定温度时电路会自动接通电源使加热器持续加热。这样能够使本实验中坩埚中的金属液始终保持其流动性[5]。85084

2 Sn-Bi合金焊料的发展

 Sn-Bi合金焊料的熔点为139℃，比传统的Sn-Pb焊料的183℃低，低熔点的焊料相比传统焊料，可以更加广泛的运用于多层电路板焊接、防雷元件焊接和其他对温度敏感性强的无铅电子产品等焊接中。这会减少焊缝由于焊接热膨胀导致的危害，从而使高温耐热性能的电子元器件得到运用，同时能降低了生产成本。Sn-Bi合金焊料焊接时不需要助焊剂，减少了助焊剂带来的污染，而且其焊接区的键合合金均匀，没有缝隙、气泡等不良现象键合封装工艺气密性较好。

 Sn和Bi都是无毒性元素，所以Sn-Bi合金也是没有毒的。Sn-Bi焊料的成本低廉，能够大量生产满足需求。Sn-Bi合金具有良好的力学性能。室温下，它比Sn-Pb焊料具有更高的屈服强度、剪切强度、拉伸强度和抗蠕变性。它也具有良好的热疲劳性能。本课题以Sn-52Bi共晶合金为研究对象，着重研究该种合金焊球在制备过程中做需要的设备条件，从而进行设备的优化设计[6]。

在国外，从20世纪80年代后期开始，美国颁布限铅令，后来发展到更多的发达国家，使得世界上使用最为广泛的铅锡焊料使用量大为减少。进入新世纪后，随着人们生活水平的提高，人们对环境保护提出了更高的要求，人们越发的发现铅对环境及人类健康的危害。Sn和Bi都是无毒性元素，且其合金也是无毒的。焊料的成本低廉，能够大量生产满足需求。因此Sn-Bi合金焊料逐渐得到越来越广泛的使用。通过多年的研究，各国在这方面的研究也越来越深入，使Sn-Bi焊料可以逐渐部分取代铅锡焊料。

在我国，虽热研究无铅焊料的历史不长，但是无铅焊料的发展速度还是很快的。研究工作主要安排在大专院校和科学研究院。但是由于我们国家还没有颁布限制铅的使用的立法条案，国内主要生产使用的铅锡焊料。这使得我国一些技术较高的产品，由于在生产时使用了铅锡焊料，而国外对铅是限制使用的，因此在出口时受到阻碍，这已经严重影响了我国生产的这些产品在国际市场上逐渐失去了竞争力。

现如今研究者们对Sn-Bi合金焊料的研究和制备工艺的关注变得越来越大，我国在这方面也得到了一定进步。首先由黄鑫等人进行了锡铋合金电镀工艺条件进行了研究，通过对硫酸盐锡铋合金电镀液配方的改进，从而研究了镀液中稳定剂、平滑剂、光亮剂、表面活性剂含量及操作条件对镀液及镀层性能的影响，使得该镀液稳定、易操作，且获得的Sn-Bi合金镀层均匀致密、光亮、结合力及钎焊性优良。任清提出了一种经济、简易的镀锡-铋合金工艺配方及电解液的配制方法，但是该工艺中NO-3离子对某些光亮剂有毒害作用，以至于光亮不均匀。冯祥明等人用小槽试验与Hull槽试验，对合成出的若干种作为电镀 Sn-Bi合金光亮剂的有机物进行了研究，讨论了在各种工艺条件下该光亮剂对合金镀层外观的影响以及工艺条件对镀层中铋含量的影响，并确定了最佳工艺。研制出一种新型电镀锡铋合金工艺，其最佳工艺条件为：H3BO330g/ L，SNBO430g/L，NH4Cl50g/L，柠檬酸三钠醇2g/L，辅光剂20ml/L，pH=4。0～4。5，jc=0。50～1。25A/dm2。镀层光亮度高，操作条件宽松，对环境适应性较强。刘尧等人采用机械搅拌技术制备锡铋合金半固态浆料，研究了搅拌温度、搅拌时间对锡铋半固态合金组织和力学性能的影响。试验结果表明：搅拌速度为320r/min、搅拌时间为 10min、搅拌温度为145e时的搅拌效果相对较好，得到了近球形的半固态锡铋合金金相组织，固相颗粒的尺寸较小，分布较均匀。本研究过程中将对锡铋合金的成球度表面光洁度提出要求，从而来对该设备进行优化[7]。