无铅钎料是以Sn为基体，添加Ag、Cu、Sb、In等其他合金元素，并将Pb的质量分数控制在0.1wt.%以下，主要用于电子组装的软钎料合金[4]。目前来说Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Zn、Sn-In、Sn-Bi等钎料系较为多见，其中比较具有发展潜力的是Sn-Ag钎料，Sn-Cu钎料，Sn-Zn钎料，但他们都各有利弊，Sn-Ag钎料、Sn-Cu钎料的熔点都比较高，很多元器件的耐热性达不到，而Sn-Zn钎料虽然熔点较低，但润湿性能达不到要求。钎料的应用广泛，为了满足人类发展的使用需要，对无铅钎料的研究势在必行，在实际应用中，对于无铅钎料有着严格的性能要求。首先，不能走Sn-Pb的老路，新的钎料必须无毒、无公害；另外，为了满足需求，材料需来源广泛，储量丰富；在性能上最好与Sn-Pb钎料的熔点接近，以便与现有的设备与工艺匹配；有较好的润湿性；有良好的加工性能，良好的力学性能等也是必不可少的。以此出发，为了找到能彻底替代传统有铅钎料，满足市场使用，并且不对环境造成污染的有铅钎料，学者们对几种比较有发展潜力的钎料系做了大量研究。

1、Sn-Ag系钎料

Sn-Ag系钎料的共晶成分主要是96.5Sn-3.5Ag，共晶温度为221℃，微观组织由树枝状的β-Sn和弥散分布有Ag3Sn金属化合物的β-Sn基体组成[5]。通过研究Sn-Ag系钎料的物理性质我们发现，相较于传统的Sn-Pb钎料来说，Sn-Ag系钎料的导电性能好，但同时它的密度小，材料消耗多；熔点偏高，在焊接之后，接头会产生较大的热应力。它在力学性能方面，比较具有优势的是良好的杨氏模量和剪切强度，不过其延伸率[6]却不高。此外，Sn-Ag系钎料的润湿性能也不佳，这导致了它在无铅钎料的焊接领域的使用受到限制，其散热性，导热性等方面的限制，也削弱了它成为传统有铅钎料的替代产品的优势。

2、Sn-Cu系钎料

Sn-Cu系钎料与其他二元无铅钎料相比，在成本方面占有较大优势，其主要共晶成分是99.3Sn-0.7Cu，共晶温度为227℃（因为熔点偏高，使用起来困难），微观形貌为Cu形成颗粒状或者棒状Cu6Sn金属化合物弥散分布在树枝状β-Sn基体中。Sn-Cu钎料在钎焊中也有着自己的优势，从焊点力学性能上看，它的延展性与抗疲劳性能都优于其他钎料，但是也与Sn-Zn等钎料存在类似的润湿性能不佳的问题，与Sn-Pb钎料仍旧存在一定的差距。而且研究表明，含Sn量较高的Sn-Cu钎料很有可能会诱发晶须生长和灰锡转变。

3、Sn-In系钎料

Sn-In的共晶成分为Sn-52In，共晶温度为117℃，是低熔点共晶合金，由富In的伪体心四方结构β相与富Sn的六方结构γ相两相组成[7]。这种钎料最大的优势便是熔点较低，但是相较于传统Sn-Pb材料，强度低，且蠕变性能不佳[8,9]，同时由于In的易氧化，生产较为困难，且In资源少，成本高，所以使用范围不大。

4、Sn-Bi系钎料

Sn-Bi钎料的共晶成分是Sn-58Bi，由于Bi的熔点为271℃，是种低熔点合金，Bi的添加降低了钎料的熔点，Sn-Bi的熔点仅为139℃，使得Sn-Bi在较低温度的钎焊封装中有较大的优势。同时，由于Bi的添加，还降低了钎料的表面张力，提高了材料的润湿性能。但是Bi的资源十分有限，润湿性也会受到杂质的影响，同时，在对Sn-Bi的使用中也存在强度低，焊点易脱落的问题[10]，所以关于Sn-Bi系钎料的使用还有待进一步的研究。

5、Sn-Zn系钎料

Sn-Zn二元合金的共晶温度为198℃，主要由β-Sn以及富Zn相两相组成其基体组织。Sn-Zn钎料的熔点在目前是与传统有铅钎料最为接近的。钎料的熔点需要与现有的焊接设备与焊接工艺进行匹配，才能实现它的应用推广，而传统的Sn-Pb钎料使用时间久，其发展已经较为完善，而Sn-Pb被禁用后，它的替代品若是熔点接近于传统的有铅钎料，便意味着这些已有的焊接设备能够直接应用于有铅钎料的焊接中。Sn-Zn钎料焊点的力学性能要远远高出Sn-Pb钎料（超过50%），并且Sn-Zn钎料成本低廉，锌元素无毒，储量极为丰富，供应充足，因此Sn-Zn系钎料具有良好的应用前景[11,12]。但由于Zn的存在,该系列的钎料润湿性不佳[13]、且易氧化，所以难以在电子元器件钎焊中得到广泛使用。