1.1 无铅钎料研究背景

随着经济和社会的发展，人们对居住环境越来越重视，环保已成为了国家可持续发展的重要部分。例如像在高科技电子产品为人们生活带来便利的同时，也在向生态环境收取着不菲的利息。钎焊电子产品制造中的关键技术[1]，而锡铅（Sn-Pb）合金已成为钎焊材料中使用最多的材料，仅国内的消耗量便是在每年万吨以上，成为了世界铅污染的首要源头之一。另外，国际各组织在电子工业等部门限制或禁止使用铅的呼声也日益高涨，随着WEEE(Waste electrical and electronic equipment)和RoHS(restriction of hazardous substance)等指令的颁布，规定铅、镉、汞、六价铬、聚合溴化联苯(PBB)、聚合溴化联苯乙醚（PBDE）是有害物质，在欧洲市场上销售的电子产品和设备中将严禁使用以上几种，传统的含铅钎料也已逐步在电子行业中被禁止。随后，日本、韩国、中国等国家也都颁布了有关禁铅的法律条款。因此可以看出，在无铅化的背景下，寻找好的无铅焊料代替Sn-Pb钎料无疑已经成为全世界关注的前沿，找到替代品并将其性能提高至最有效更是主要研究的内容之一。（如图1所示，经济、科技发达的地区，铅污染越严重。）

1.2 无铅钎料的研究现状

1.3 Sn-Zn钎料的研究现状

1.3.1 合金化对Sn-Zn系钎料性能的影响

1.3.2 助焊剂对Sn-Zn系钎料性能的影响

1.3.3 不同时效条件对Sn-Zn系钎料性能的影响

1.4 论文主要研究内容

鉴于Sn-Zn钎料是与传统Sn-Pb钎料熔点最为接近且价格最为适中的无铅钎料，而且针对提高Sn—Zn钎料抗氧化性能以及改善其润湿性能的方法有很多，因此，可以预期Sn-Zn钎料将是最有希望在电子行业大量应用的无铅钎料。

然而，由于添加Bi、In、Al、Ag、Cu等元素后，却没有取得完全理想的效果，又因为考虑到稀土元素的活性与金属元素有很大不同，所以为了使Sn-Zn钎料的性能得到有效改善，我们考虑在Sn-Zn钎料中添加稀土元素。

本章节具体研究内容如下：

1、 对Sn-Zn-xNd无铅钎料体系进行成分设计，通过向Sn-Zn系无铅钎料中加入微量稀土元素Nd来优化其性能，研究Nd的加入对其组织、性能的影响机制，确定Nd元素在Sn-Zn系无铅钎料中的最佳含量。

2、 采用加速老化试验，模拟焊点服役过程中组织形貌以及性能的变化。在不同时效温度和时间的条件下，分别考察焊点界面组织的演化，通过SEM及EDX等检测手段研究焊点在时效过程中界面组织的变化规律，将焊点的微观结构的变化与抗剪力相互关联，再对无铅钎料焊点的可靠性进行分析评价。

3、 借助热力学、动力学方法对后期服役过程中焊点内部以及界面组织的变化进行定性、定量的研究。