要求也就越大，例如抗蠕变性能，剪切强度。在某种程度上，就连传统的Sn-Pb钎料的力学性能都不能满足上述的性能要求，这就要求研究出的新型的无铅化钎料必须具有更好的力学性能。因此，研究出新型无铅化钎料，使新型无铅钎料的力学性能，焊点的可靠性都能符合生产和技术要求是全球电子封装行业的当务之急。哪个国家能先发明出具备以上特性的无铅钎料，就能占领钎料无铅化改革的至高点。

已经有几项研究报告指出钎料的合金化是优化钎料的力学性能的最主要方法，所谓合金化就是指在原有钎料中添加合金元素[4]。如果在SAC合金添加某些次要的合金元素来与之合金化，则可以显着提高其性质和性能[5-6]，所以找出合适的合金添加元素，改善研发现有无铅钎料的力学性能，从而符合生产要求，这也是无铅化改革的一个重点。所以找出合适的次要合金元素可以当成研究无铅钎料的一个新研究方向。

1.2无铅钎料的发展进程

钎料自无铅化改革以来，已经研发出的无铅钎料有上百个品种。但是从电子封装行业中钎料所需要的力学性能来看，现有的钎料都或多或少的存在一些问题，如成本过高，润湿性能较差，熔点过高等。目前已经研发出的合金系统主要集中在两种金属元素构成的二元合金系，如Sn-Ag，Sn-Bi系等，甚至是三元以及多元系，它们是通过在二元的基础上加入一些金属元素并与之合金化来获得的[4]。在以上几种钎料合金体系中，由于Sn-Ag系钎料合金具有良好的剪切强度，抗拉强度以及蠕变强度，焊点的可靠性也较高，所以成为了目前最有可能取代Sn-pb钎料的合金[7]。但是它的熔点是221℃，比Sn-Pb钎料的熔点高了30℃左右，熔点过高导致焊接时焊点内产生热应力也比较高，这会使焊点过早的失效，所以焊接接头的剪切强度较低。有研究报告指出，若Ag在Sn-Ag钎料中所占比例小于3.5%时，此时形成的金属间化合物Ag3Sn在基体中能够均匀分布，使焊点处受的力比较均匀，同时这些化合物在晶

体内部中的亚晶界在一定程度上能阻止焊点内部裂纹的扩展，这能增强焊点的可靠性；

当Ag含量高于3.5%时，Ag3Sn会逐渐粗化，若此时焊接接头受外加载荷作用，那么容易出现龟裂，焊点的可靠性也就大大降低[8]。所以为了保证焊点的可靠性，Sn-Ag钎料合金中Ag的含量要控制在某一范围内，从以上分析和钎料的成本考虑，只有低Ag含量的钎料才具有较高的推广度和使用度。况且钎料在基板上的润湿铺展性能也比较差。

研究表明如果在Sn-Ag钎料合金中加入小量的Cu，那么钎料在基板上的延展性能以及润湿性都能提高[9-11]，并且Sn-Ag-Cu钎料中添加的Cu元素可以减慢铜基板中的Cu在钎料中的继续溶解，从而来增强焊接时的加工性能和焊接接头的可靠性,形成强度高并且具有高质量的焊接接头。而且Cu还可以降低钎料熔点(Sn-Ag-Cu钎料熔点在210℃附近)，降低熔点可以说相当于增强了焊接的可靠性。Cu元素在改

善钎料润湿性的同时，也能增强接头的强度，增强焊接可靠性。因此Sn-Ag-Cu钎料具有更广泛的市场前景。

但是Sn-Ag-Cu钎料合金的熔点与传统的Sn-Pb钎料熔点相比，还是太高(Sn-Pb钎料的熔点是183℃)。这不仅升高了焊接过程中的温度，使焊点的可靠性变低。并且为了保证钎料在基板上能有较好的流动与铺展效果，焊接时的温度一般都要高于钎料的熔点，这对现有的焊接设备来说也是一个挑战，有些设备可能会因此而被淘汰掉。同时Sn-Ag-Cu钎料中Ag，Cu元素的价钱过高，考虑价格成本等方面的因素，人们要更广的采用Sn-Ag-Cu钎料还是有一定局限性的。尽管人们对无铅钎料已经进行了大量的研究与分析，但是目前仍普遍认为，在相同的熔点，润湿性，剪切强度，成本等实际要求条件下，仍未找出能完美替代Sn-Pb钎料的无铅钎料。