文献综述
摘 要：传统的Sn-Pb系钎料由于含有对人体有毒的Pb，已不能满足如今制造业绿色环保的要求，而作为替代品的无铅钎料由于其高Sn含量，使得电子产品中出现锡须生长的风险也随之提高。由于锡须生长可能导致元器件的灾难性故障，对于锡须生长机制的研究一直是研究热点。本文综述了国内外无铅钎料中的锡须生长现象及抑制锡须生长的相关研究，并为后续研究提供了思路和建议。
关键字：无铅钎料；锡须；稀土元素
1、无铅钎料的研究现状
传统的Sn–Pb系钎料具有熔点低、储量丰富、性能优良、价格实惠等优点，被广泛应用于微电子行业钎焊中[1]。Sn–Pb钎料共晶成分为Sn–37wt.%Pb，其共晶温度为183℃。由于Pb元素在焊接的过程中可以显著降低熔融钎料的表面张力，防止基板与钎料的反应过于剧烈，因此Sn–Pb系钎料具有非常良好的的铺展性能；并且通过改变Pb元素的含量还可以获得一系列成分不同的Sn–Pb系钎料，从而满足行业中的各类需求。
随着电子产业的发展，传统Sn-Pb钎料由于Pb对环境和人体强烈的毒性而被各个国家广泛关注，特别是在2003年欧盟颁布了的WEEE和RoHS指令后，无铅钎料代替传统Sn-Pb系钎料的研究快速发展[2minus;4]。在诸多的无铅钎料中，Sn-Ag-Cu[5minus;6]、Sn- Cu[8minus;9]、和Sn-Zn[10-11]系钎料被认为是Sn-Pb钎料的良好替代品。然而这些无铅钎料均有各自的缺点和不足，如Sn-Ag-Cu、Sn-Cu系钎料内部存在脆性金属间化合物块(Cu6Sn5/Ag3Sn)、Sn-Zn抗氧化能力差，抗蠕变能力差以及服役期间焊点的抗疲劳性能较低等[12-14]。
在所有无铅钎料体系中，Sn–Zn二元合金共晶温度为198℃，在目前的所有钎料体系中与Sn-Pb钎料合金熔点最相近的Sn基无铅钎料，这意味着Sn–Zn系钎料如能实现应用，不必对现有焊接设备进行大的改动。且其焊点力学性能优于Sn–Pb焊点，钎料成本低，Zn元素对人体无害，储量丰富，因此Sn–Zn系钎料具有非常好的应用前景，被认为是Sn–Pb钎料最佳的替代品[11]。然而，Sn–Zn钎料中的Zn元素易氧化是它最大的缺点，这使得Sn–Zn钎料润湿性能较差。
针对Sn–Zn系钎料的短板，国内外学者进行了大量的试验研究，已取得了显著的进展。目前改善钎料润湿性主要方法为用合金化来提高Sn–Zn钎料的“抗氧化”性能，例如，向钎料中添加具有抗氧化性能的合金元素，以减少钎料中Zn的氧化，达到提高Sn–Zn钎料润湿性的目的；也可以向钎料中添加表面活性元素，使熔融钎料的表面张力降低，以此提高钎料的润湿性能。也可通过研究Sn–Zn钎料的专用助焊剂，增强助焊剂的助焊能力，提高Sn–Zn钎料的润湿性能[11]。
目前对于无铅钎料的研究取得了一定的成果，但是无铅钎料中的高Sn含量，使得锡须生长的风险也随之提高。因此仍然需要研究者们进一步深入研究。
