现在，Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu等各方面性能优异的Sn基无铅钎料已经投入生产并实现了应用。从现有研究成果来看，仍未有任何一种新型无铅钎料能在产品综合性能上完全代替传统的含铅钎料。现有的无铅钎料仅能在不同的焊接环境和工艺条件部分替换含铅钎料。在航空航天等高端领域，Sn-Pb钎料依旧有着无法被取代的地位，所以高性能无铅钎料的研发和应用仍需要科研人员迎难而上、攻坚克难。

1.2.2无铅钎料的研究现状

1.3低银无铅钎料

由于钎料在工业生产中将会大量的使用，所以钎料成本就成为了一个非常重要的问题，通过降低Sn-Ag-Cu钎料中的贵金属Ag，可以使得成本得到较大的降低，但是在减少Ag含量的同时，钎料的熔点、润湿性、力学性能也会放生不同程度的改变。经过大量的试验，F.X.Che发现，随Ag含量的降低，Sn-Ag-Cu钎料组织中弥散分布的第二相Ag3Sn和Cu6Sn5数量减少，初晶Sn晶粒长大更迅速。研究人员对含有不同Ag含量的Sn-Ag-Cu钎料进行了热分析，分析结果显示，当钎料中Ag的含量降低是，钎料熔化温度呈升高的趋势，并且伴随着糊状区变大的现象，而且钎料在高温下的流动性以及润湿性都会变差。但是也有试验发现当钎料中的Ag含量降低时，在温度循环试验中SAC钎料焊点的可靠性也会降低。所以也不能因为要降低成本而无限的降低钎料中的Ag焊料，所以要找到一个Ag含量与钎料综合性质的平衡点。

目前，低银Sn-Ag-Cu无铅钎料与高银Sn-Ag-Cu无铅钎料相比，在很多方面还存在着很多不足，但是在现有市场中高银Sn-Ag-Cu无铅钎料的性能也是能够满足大多数的市场需求了，近年来对于低银Sn-Ag-Cu无铅钎料的研究也越来越多，现有的方法主要是通过微合金化和颗粒增强来提高低银钎料的性能。使得低银Sn-Ag-Cu无铅钎料的某些性能已经能够超过了高银Sn-Ag-Cu无铅钎料。

由于电子产品向微型化和便携式发展，导致电子产品中每个焊点所承载的机械性能和电流密度增大，且随着电子产品使用频率的增加，还要求电子产品能够长时间的连续服役[10]，这对电子产品中连接器件的焊点提出了更高的可靠性要求，而目前市场中的低银Sn-Ag-Cu无铅钎料已经慢慢的无法满足市场的需求，低银Sn-Ag-Cu无铅钎料互联焊点的可靠性在如此高要求的使用下并不能达到可靠性的要求。为了提高低银Sn-Ag-Cu无铅钎料的综合性能，使用最多的方法就是钎料的微合金化，在钎料的微合金化过程中，用的最多得基本钎料合金就是Sn-Ag-Cu合金，微合金化的主要方法就是把一种或多种微量元素添加入基体合金中，以改善Sn-Ag-Cu系钎料合金某方面性能，但同时也会对基体钎料合金的其它性能产生不好的影响，因此，还需要进一步的研究钎料合金在添加某种元素后的综合性能和微观组织的变化。研发出一种综合性能优异，能够适应目前焊接设备使用，且满足电子产品对焊点可靠性的新型无铅钎料。钎料的微合金化是目前国内外学者提高钎料性能的研究热点。所添加的微量元素主要包括Ni、P、Al、Fe、Co、In、Bi、及一些稀土元素(Sb、La、Ce、Er、Cr、Ge、Y等)。

现在国际上对不同比例的Sn-Ag-Cu无铅钎料加入不同的稀有元素进行研究，并对其的各项性能进行改性并检测，发现加入不同的稀有元素的不同组分的Sn-Ag-Cu无铅钎料的性能都有很大的提高[11]。

在以往的试验中发现，Sn-Ag-Cu合金钎料最大的缺点就是这种合金的熔点很高，而作为一种钎料，熔点过高则是一种致命的缺陷，而目前最常用的降低金属熔点的方法就是将其与熔点较低的金属混合得到合金，使得合金的熔点低于其任一组分的熔点温度，针对此方面研究而学者发现，当使用Sn与Bi,In制成共晶钎料时，所组成的两种钎料的熔点都较低，其中Sn-Bi钎料的熔点为138℃，Sn-In钎料熔点为113℃，较为符合对钎料熔点的要求。所以研究人员就想通过将Bi和In这两种元素添加入Sn-Ag-Cu钎料中，通过这种方法来降低Sn-Ag-Cu钎料的熔点，但是In元素的储量较为稀少，并且也被大范围的应用于液晶等行业，所以In元素的价格很高，导致钎料成本过高，而且In元素极易被氧化导致钎料性能下降，所以不容易被市场接受。但是恰恰相反的是我国的Bi资源丰富，所以价格较低，而且与其他金属相比Bi元素的毒性最小，Bi元素优良的润湿能力和物理性能使其在钎料的应用中更加具有优势，并且还发现Bi可提高钎料合金的力学性能，所以通过添加Bi元素来改善Sn-Ag-Cu钎料的性能是一个极有前景的研究方向。