1.2  无铅钎料的发展

1.2.1  无铅钎料的开发

与传统的含铅钎料相比，绿色环保的无铅钎料的制备过程中需要禁止添加或者添加微量具有毒性的Pb元素。而无铅钎料不但要在性能方面，要求比传统钎料具有更好的熔点，耐热疲劳，强度，蠕变特性，更要具备绿色环保，节约成本等特点，否则难以体现无铅钎料与含铅钎料根本性的差异。

在研究各种无铅钎料的润湿行为中，研究者发现含有Sn基的无铅钎料具有较好的润湿性。因此，研究者在开发二元无铅钎料时通常都是把Sn-Pb共晶合金中的铅元素替换成其他元素。比较常见的二元无铅合金体系有锡金系、锡铋系、锡银系、锡铟系、锡锌系、锡锑系、锡铜系等体系。

由于在过去的生产过程中，使用含铅钎料有着成本低廉，润湿良好，焊点稳定性较高等特点，而且我国并未出台相关法律制止企业使用含铅钎料，传统的大型电子产品生产厂商的产品通常只是对内销售，导致了我国无铅钎料使用的需求并没有欧美日等发达国家旺盛。可是随着我国经济的发展，许多企业面临着产品由于使用了含铅钎料而无法出口的问题。近些年来，伴随世界使用无铅钎料的大环境，我国也开始加大了对无铅钎料取代含铅钎料的研究。因此，研究的无铅钎料不仅在性能上要超过传统的含铅钎料，而且在工艺成本上也必须与含铅钎料相近甚至更低，这样才能适应我国电子行业产线的分布[6]。

如果想要使得无铅钎料达到或者超过传统含铅钎料的性能，并且能够达到制造及使用上的要求，需要满足以下条件：

（1） 合金熔点必须和含铅钎料相近。

（2） 合金液固相的温度不得相差过大。

（3） 合金对焊接的基体具备较好的润湿性。

（4） 焊点具有较高的抗拉与抗疲劳强度。

（5） 良好的抗蠕变性能，较好的导热、导电性

（6） 良好的可焊性与可靠性。

由于世界各国意识到了铅的污染，因此开始了对无铅钎料进行研究，这既是挑战，也是一种机遇。使用无铅钎料替代含铅钎料也是一种必然的趋势。可是，由于种种问题，目前并未发现一种能够在综合性能以及制造成本上与含铅钎料旗鼓相当的无铅钎料，因此无铅钎料技术也并能在真正意义上在全球范围内推广。并且，想要达到电子产品完全的无铅化，不但需要研究钎料的无铅化，还需要电子元件和PCB等制造业的共同参与和努力。

1.2.2  无铅钎料的研究现状

二十世纪九十年代初，美国政府及社会各界开始反思是否继续使用含铅钎料，在经过一系列探讨之后，美国开始了关于禁用含铅钎料的相关立法，出台了两项法律政策。开始使用绿色环保的无铅钎料的思潮渐渐从美国传到欧洲，日本以及世界各地的发达国家中。对于当时世界上使用最广用量最大的含铅钎料从生产到使用都造成了巨大的冲击。随之而来的是，开发绿色环保的无铅钎料成为了世界各地材料工作者研究课题中最为热门的一个。

欧美等发达国家对于无铅钎料的研究，通常是从以下三方面进行：

（1）新型无铅钎料的设计与研究。

（2）焊点疲劳研究与可靠性设计。

（3）无铅钎料工艺性能研究。

通过近些年的研究与开发，各国科学工作者也取得了一定的成果，某些性能相对较好的无铅钎料已经商业化，将钎焊工艺进行适当的改良以后，无铅钎料也能够局部替代传统的含铅钎料。

虽然我国的无铅钎料发展时间较短，起步不高，但是发展速度却很迅速。关于无铅钎料的研究集中在全国各大本科院校和科学研究所中，以及一些生产钎料的企业也会进行有关研究。不过目前国内并未形成无铅钎料的大批量生产，主要因为我国并未出台相关法律禁止含铅钎料的使用。随着我国综合国力的增强，国内机电产品出口受到使用含铅钎料而无法出口的限制，我国对环保等问题愈来愈重视，用无铅钎料来取代含铅钎料的问题已经慢慢被国家所重视。我国每年不但会产出大量Sn，也会消耗许多的钎料来满足电器的大量生产，无法彻底解决无铅钎料的研究将会严重阻碍我国机电和微电子等行业的发展，产品也会失掉市场竞争力，所以，发展无铅环保钎料是当务之急。