1992年左右，美国提出了对铅材料限制使用的法案，并专门成立研究小组开始对无铅钎料进行钻研和开发后，全球范围内对无铅钎料的研发才可以算是真正的开始，到现在已经将近三十年了。目前，无铅钎料被定义为：以Sn为基体，添加Ag、Cu、Zn、Bi等合金元素，且Pb含量小于0.1wt%的钎料合金），合金体系主要有：Sn-Bi,Sn-In,Sn-Ag,Sn-Zn,Sn-CuSn-In，Sn-Sb等二元合金以及Sn-Ag-Bi，Sn-Ag-Cu，Sn-Zn-Bi，Sn-Zn-In，Sn-In-Bi等三元合金[2]。然而，这些材料体系各有它们的优缺点，并且，传统的锡铅钎料的熔点低，润湿性好、延展性好，众多优势的叠加使得找到性能与Sn-Pb钎料相类似的无铅钎料成为了一个难以突破的困境，几乎无法达到目前人们渴望无铅钎料能够接近或者完全达到Sn-Pb钎料的追求。

表1.2列出几种合金共晶成分与熔点

合金温度 共晶温度 共晶成分/Wt.%

由表中可以看出，198℃是Sn-Zn钎料的共晶熔点，已经与共晶熔点为183℃的锡铅焊料极为接近。但是，一种新型的合金，可以取代传统的Sn-Pb焊料不仅需要具备相似的共晶熔点，还需要具备无毒性、良好的润湿性、可用性、优良的合金性能、成本低的优势。虽然Sn-Zn体系合金钎料不能完全满足其所有要求，但是它的出现实现了与工艺设备的良好接轨，指引了无铅钎料研究的一个方向，并且具有极高的开发价值。

2、Sn-Zn钎料的研究现状

2.1合金化对Sn-Zn系钎料性能的影响

为了提高Sn-Zn系钎料合金在焊接过程中抗氧化性，在合金中添加合金元素或稀土元素是有效途径。合金元素或稀土元素的加入不仅提高了钎料的润湿性，同时也能提高钎料的抗氧化性能和力学性能。目前研究较多的合金元素主要有：Ag、Bi、Al、In、Ga以及RE(RareEarth)。

2.2助焊剂对Sn-Zn系钎料性能的影响

所谓助焊剂，就是能够清洁金属表面、使焊接更加容易、更加可靠的辅助材料。助焊剂是一种有机的混合物，并同时具有很多功能，通常由活性剂、溶剂、添加剂组成。从某个方面来讲，它的功能相当于在化学反应中添加催化剂，即使加快反应。金属表面如果有氧化层产生，则会影响其组件的可靠性，直接原因就是它会抑制焊缝的形成，所以，在焊接时一般要利用一些其他物质与其发生反应来去除被焊材料表面的氧化物，起到一定的辅助作用。在钎焊工艺过程中，免清洗性能的助焊剂具有以下优点[3]：（1）焊后无残留；（2）焊后板面干燥，不粘板面；（3）表面绝缘电阻较高；（4）焊后没有腐蚀性。这种助焊剂不仅有良好的钎焊效果，而且可以减少因清洗而带来的成本，因此，它有着很大的吸引力和广阔的发展前景。

目前，传统的松香型助焊剂、水溶性助焊剂和免清洗助焊剂应用较为广泛。松香型助焊剂在被加入到Sn-Zn钎料钎焊时，由于钎料中的Zn元素会与空气中的O元素发生反应，所以会导致松香稠化并失去功能，而水溶性助焊剂和免清洗助焊剂对Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-In等钎料的的助焊效果虽然不错，但对Sn-9Zn钎料的助焊效果却较差。因此，发展Sn-Zn系钎料的专用助焊剂，通过提高助焊剂的助焊能力来提高Sn-Zn钎料的润湿性能也是当前研究的热点和研究难点之一。

2.3不同时效条件对Sn-Zn系钎料性能的影响

电子产品在制造和使用时，能够将组件与、PCB基板之间电气和机械的进行有效的连接的媒介便是钎料，由于环境温度以及电路的周期性通断等原因，一些周期性的应力和应变会在其焊点内部出现，从而导致裂纹的萌生和扩大，致使焊点失效，因此对钎料焊点的可靠性研究是非常重要的[4]。

胡玉华、薛松柏等人对Sn-Zn系材料做过时效处理等针对性得研究，他们发现，150℃时，金属化合物Cu5Zn8会在焊接接头得界面处出现，且化合物层较为平坦。随着时效时间的延长，金属化合物得厚度也随之增加，且变得参差不齐，凹陷突出。当经过720小时后，焊点的力学性能则下降了近一半，且时效后焊点断裂方式由韧性断裂变为脆性断裂[5]。