（2）熔点与Sn-Pb钎料相近，且与现行设备及工艺相兼容。

（3）熔融钎料对多种基体材料都具有良好的润湿性，以形成良好的焊点。

（4）焊点具有足够的力学性能，如抗拉强度、抗蠕变性能、抗疲劳性能等。

（5）具有良好的导电性、导热性、抗腐蚀性。

（6）具有良好的加工性能。

（7）原材料来源广泛，资源储备丰富，价格低廉。

综上所述，可以看出很少有一种无铅钎料能同时满足上述的全部要求，因此无铅钎料的研发工作仍具有重要的现实意义。

1。1。2 无铅钎料存在的问题

为兼容当前的生产工艺及生产设备、降低更新成本，采用无铅钎料代替传统Sn-Pb钎料的无铅化存在许多问题。 

（1）替代金属成本高

无铅钎料中用于替代Pb的金属元素(如Ag、Cu、In、Bi、Zn等)的价格都相对Pb较高，必然导致成本增加。

（2）熔化温度不合适

传统Sn-Pb共晶钎料的熔点为183℃，Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu钎料的熔点都超过200℃，而Sn-Bi、Sn-In钎料的熔点又低于140℃，面对钎料合金熔点的差异，相应的工艺和设备都必须进行一定的调整。

（3）润湿性不足

相对Sn-Pb共晶钎料，无铅钎料的润湿性都较差，导致焊接过程中熔融钎料不能良好的铺展，从而对焊点的力学性能产生不利影响。

1。1。3 无铅钎料的研究现状及发展趋势

1。2 Sn-Bi无铅钎料合金的研究现状

1。2。1 Sn-Bi钎料的优势及用途

Sn-Bi合金作为低温无铅钎料，在需要较低温度的封装中具有很大优势，其优势主要有以下几点[9,31]： 

（1）兼容低温元器件的使用

（2）降低热接触，提高长期可靠性

（3）降低能源成本

（4）提高产出

即低温软钎料不仅具有应力匹配能力，而且具有显著的经济性、高效性和可靠性，同时又具有制造、返修的方便性。然而满足以上软钎焊要求的低温合金并不多，其中Sn-Bi合金是很有潜力的可替代方案。Sn-57Bi共晶合金的熔点为138℃，远低于Sn-37Pb共晶合金。由相图可知，在138℃共晶点至232℃的宽温度范围内Sn-Bi钎料均可制备合金，而且不形成金属间化合物，从而使基体中固溶大量的Bi，这是其它无铅钎料所不具有的特征[10]。

正是由于Sn-Bi合金钎料所具备的这些特征，应用前景光明，主要的用途如下：

⑴用于热敏感元器件的分段焊接

⑵用于MID塑料的焊接

⑶降低回流焊温度，以避免热变形所引起的缺陷

⑷用作热界面材料

1。2。2 Sn-Bi焊点的可靠性问题

Sn-Bi系钎料合金也有缺点。一方面，由于Bi本身为脆性相，Bi的粗化晶体会恶化机械性能[17,30]；而且在长时间高温工作时，Sn-Bi/Cu焊接接头的Cu3Sn/Cu界面易出现Bi的偏聚[18]，导致该连接界面的力学性能严重降低, 甚至导致接头沿该界面发生脆性断裂, 大大降低了焊接接头的可靠性[19-21]。近年来，对Sn-Bi/Cu 界面Bi的偏聚机制及时效脆性的抑制方法已有大量研究。Zou等人[22,26]研究发现在Cu 基体中加入微量Ag、Zn、 Al 或Sn等合金元素可以有效抑制Bi在Cu3Sn/Cu界面上的偏聚，从而防止界面的脆性断裂。而Liu等人[23,24]发现通过在Cu 基体表面镀上一薄层的Ag 或Ni，能够阻止Sn-Bi钎料合金与Cu基体接触从而消除时效脆性。文献综述

另一方面，Sn-Bi系合金钎料在波峰焊中的通孔焊点存在焊点剥离现象[3,17]，其机制如图1-5所示。但是有研究发现通过快速冷却，焊点的剥离现象可以得到抑制[30]。