图1-1电子产品中铅进入到地下水的过程

1.2.2无铅钎料的提出及研究发展

到20世纪后期，国家提出可持续发展战略，为了满足对环境的保护以及人类自身的可持续发展的要求，各国相继开始各自的立法来限制铅的使用。欧盟的WEEE指令案规定欧盟逐步限制铅在电子行业的使用，并于2006年1月1日起禁用含铅钎料；日本贸易部也作出类似的法律规定，据2004年3月29日的日本最大商业日报《日经新闻》称，日本将从2006年7月1日起从电子设备中全面排除包括铅在内的六种有害物质，预计将有超过一万家的零部件和材料生产厂家参加行动。在我国，国家信息产业部于2004年2月24日通过了《电子信息产品污染防治管理方法》，并将于2005年1月1日起施行包括铅在内的六种有害物质被列入重点防治目录，其含量不得超过电子信息产品污染防治国家标准的有关规定[5～8]。禁止铅的使用法令一出，全球掀起了无铅化的热潮，使钎料的研究和钎焊工艺的改进有了新的方向。因此，对无铅钎料的研究越来越受到全世界的关注。

随着无铅钎料的提出，研究者开始在原有钎料的基础上研究发现新的钎料来替代传统的Sn-Pb钎料。他们把Sn作为钎料基体，在其中添加其他的元素，来研究新型的钎料的各种性能，期望能研究出与传统钎料相媲美的新型无铅钎料。目前已发现Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Sb，Sn-In，Sn-Zn和Sn-Bi等主要系列的无铅钎料，它们的熔点和主要缺点如表1-1所示[9]。

表1-1常见无铅焊料的种类

种类 成分 熔点/℃ 主要缺点

Sn-Ag Sn-3.5Ag 221 熔点和成本偏高

Sn-Cu Sn-0.7Cu 227 熔点偏高

Sn-Zn Sn-9Zn 198 润湿性差，易氧化

Sn-In Sn-51In 117 耐热性差，成本高

Sn-Bi Sn-58Bi 139 耐热性差

Sn-Sb Sn-5Sb 234～240 熔点偏高

研制开发可以代替传统Sn-Pb钎料的无铅钎料的一般要求是[9]：(1)没有毒性。制成钎料的合金及其成分必须无毒，而重金属镉，铊，汞等是有毒的，不能用于制作无铅钎料。

(2)熔点与传统的Sn-Pb钎料的要相近。尽量使无铅钎料熔点与传统Sn-Pb钎料的熔点（183℃）相差较小，而且熔程越小越好。

(3)较小的固液共存范围。无铅钎料的固液共存范围最好在10℃以内，保证钎料在铺展时的流动性。

(4)良好的润湿性。新型的无铅钎料的润湿性尽量不要低于传统Sn-Pb钎料的润湿性，使焊接后钎料焊点的可靠性得以保证。

(5)良好的力学性能。剪切强度，抗拉强度，延伸率，抗疲劳性能，抗蠕变性，稳定性等应不能低于传统的Sn-Pb钎料的。

(6)良好的物理性能。钎料的导电性和导热性要好，热膨胀系数等不得低于传统Sn-Pb钎料。

(7)生产的可重复性，焊点的一致性，且钎焊后焊点外观要美观。(8)良好的耐腐蚀性。

(9)原料成本低廉，最好不高于Sn-Pb钎料，但是目前发现的无铅钎料成本都比传统锡铅钎料的要高。(10)满足供应需求。比如：In元素，它的储备量稀少，所以一般只能作为添加成分。虽然无铅钎料的提出和研究已经有许多年了，但是目前国际上还没有研发出一种能与传统Sn-Pb钎料相媲美的无铅钎料。这也说明无铅钎料的研发还有很大的空间。无铅钎料的专利大部分归国外拥有，相比国外，国内关于无铅钎料的很多专利是基于国外的研究基础之上加以改进而来的，而且属于研究阶段，并没有取得实际生产检验[10]。所以，要实现自主研发无铅钎料的愿望，我们还需要摸索着走很长的路，不但要研究单一元素的添加对各种钎料性能的影响，而且多元素的添加会是又一个新方向。然而，多元素的添加同样也会增加生产工序，使钎料的成本升高。所以，无铅钎料的研究可以说是任重而道远。 Sn-Bi-In钎料的组织与性能研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_203905.html