长期以来，铅锡焊料由于具有较低的熔点、良好的性价比以及已获得性，成为低温含量中最主要的焊料系列。但是由于所含铅的比例较高，给环境带来了严重的污染邯郸预成型焊片设研制，近年来随着人们环保意思的增强和对健康的关注，铅的污染越来越受到人们的重视。欧盟RoHS及WEEE法令的颁布，严格要求在电子信息产品中不得含有铅等有毒元素。严格的禁铅条例使电子封装产业对无铅含量提出了更高的要求，已经成熟的锡铅焊料必须被性能相近或更高的无铅焊料所替代。世界各国都在对无铅焊料进行了大量的研究，无铅焊接技术也得到了较大的发展，但仍存在着许多问题

稀土元素对无铅焊料抗氧化性能的影响

焊料在焊接尤其是波峰焊时容易发生氧化而产生浮渣,过量的氧化物残渣不但影响焊接质量,同时增加成本;焊料合金的抗氧化性影响着电路的电传输效果, 低的抗氧化性将使电路的电传输效果变差,进而影响整个电路的使用效果及功能。国内外学者针对焊料合金的高温抗氧化性能做了许多研究。Zhou Jian等[29]研究了稀土Nd对Sn-8Zn-3Bi-xNd抗氧化性能的影响,该系列合金的质量在加热过程中(从160e加热到240e,然后在240e保温600s)有少量提高,然后保持稳定;且添加Nd量越多,合金增重越少;添加Nd能有效提高Sn-8Zn-3Bi的抗氧化性能。

稀土元素对无铅焊料显微组织的影响

均匀细小的微观组织能有效提高合金的力学性能[30]。添加少量稀土元素后,无铅焊料的显微组织得到显著改善,变得均匀、细小。袁宜耀等[31]将稀土RE加入Sn-Ag-Sb焊料合金。加入RE后,合金相组成仍是SnSb、Ag3Sn和B-Sn相,但SnSb相分布更加均匀,而Ag3Sn相组织细化明显,银锡共晶组织由原来粗大的枝状组织转变成棒状或类球状弥散分布在基体中,尺寸为5~10Lm左右。

目前全球电子产业界主要出于性能方面的需求、环境和健康等方面考虑，正

全力地推广无铅焊料的研究和应用。虽然与传统的Sn-Pb焊料相比，目前所用的无铅焊料仍存在着浸润性差、熔点高、金属溶解速度快等问题，但是相信随着微量多元合金化和稀土元素的影响机理研究开展，必将成为电子产业的主流，加快相关产品的无铅化速度。

我们通常是通过相图来了解合金的基本性能的。从图1中可以看出金锡二元合金相图很复杂，其间有多种金属间化合物，分别为：β(Au10Sn)，ζ¢(Au5Sn)，ζ，δ(AuSn)，ε(AuSn2)，η(AuSn4)。表1给出了这些中间相的结构和基本性质。这些金锡中间相都是硬脆相，所有成分的金锡合金都是由这些金锡中间相组成。特别地，共晶金锡合金是Au：Sn重量比为80：20的合金，该成分合金制备的焊料业界常称之为AuSn20焊料，熔点为280°C。焊接时，液态的共晶金锡合金焊料在280°C发生共晶反应（L®ξ+AuSn）而凝固。进一步冷却后，ξ相中的Sn含量不断减少，析出富锡相AuSn，最后在190°C发生共析反应ξ+AuSn®Au5Sn。经过杠杆原理计算计得出AuSn相占36.4%（质量百分数），Au5Sn相占63.6%（质量百分数）。所以AuSn20焊料在常温下的微观组织为AuSn和Au5Sn的共晶结构。应该指出的是，固态下的金锡合金均没有出现单质的锡或者金，而是以不同的金锡金属间化合物的混合组织出现，因此，原则上讲金锡合金的化学性质与纯金类似，非常稳定，不易被氧化和腐蚀。但是，金与锡形成的金属间化合物（IMC）都是脆相，所以固态下的金锡合金都具有极大的脆性，较难用常规方法加工成型。

AuSn20具有良好的漫流性，在较小的熔化范围以及在焊接温度下，焊料具有较小的黏度，使得焊料能迅速完全熔化为液态并在焊盘表面铺展开来。共晶金锡合金焊料在280℃熔点附近很小的一个范围内可以完全熔化成流动性很好的液态，因而具有很小的粘滞性，能够很迅速的铺展开来，保证焊接的密封性。

     AuSn20的热导率为57W/m×K，是所有钎焊料中高的。因此用AuSn20焊接的器件具有良好的导热性能。激光器、功率电子器件和对导热与散热有高的要求的场合，用金锡合金焊接可保证芯片的正常工作。

金锗合金作为一种金基共晶焊料，熔点为361℃。金锗共晶钎料具有低蒸汽压、低接触电阻、与衬底粘附性好、高导电性和导热性等优点，被认为是一种比较理想的溅射、蒸发源，广泛应用在GaAs MESFET（GaAs金属半导体肖特基结场效应晶体管）中，与Au、Ni等金属组成不同的M/S系统用于形成欧姆接触。  

金锗合金还金锗合金作为一种共晶焊料，在芯片焊接、封装领域也得到应用，广泛的用作晶体管、集成电路等元件的低熔点焊料。

Au80Cu20熔点910℃，属于Au-Cu系列硬钎料，具有很好的流动性和填充微小间隙的能力，对铜、镍、铁、钴、钨、钼、钽、铌等金属及其合金都有良好的润湿性。该钎料不含能形成难熔氧化物的组分，在保护气氛或真空中钎焊时对气氛纯度和真空度的要求不高。该产品耐腐蚀性良好，对铜、镍、铁等金属或合金的相互作用小，不会发生溶蚀等缺陷，可用于钎焊薄件。

Au80Cu20主要应用于真空器件的钎焊，如大功率磁控管、波导管、真空仪表零件等。

In52Sn48，共晶点温度为118℃。共晶钎料In52Sn48熔点低、抗拉强度低，其抗拉强度比Sn63Pb37低得多，比纯Sn稍高些。In同Bi一样，能降低表面能，对Cu具有良好的润湿性。In的低熔点合金系列，因其熔点低、疲劳性和延展性好，导电性好，可靠性好，尤其对玻璃、陶瓷等非金属具有良好的润湿性，已成为微电子组装的主要特种焊料之一。

In52Sn48焊料一般在低温、低强度条件下使用，常用于电子、低温物理和真空系统中的玻璃—玻璃、玻璃—金属的焊接。

Sn63Pb37是锡铅共晶焊料，共晶点183℃。锡铅焊料一直都是电子装联的主要焊接材料，特别是具有共晶成分的Sn63Pb37焊料合金因其具有较低的熔点(183℃)、良好的焊接性能(润湿铺展性好、低表面张力等)和使用性能而成为电子装联的主要焊接材料，并广泛应用于军事、航天及民用电子产品的装联中。

随着对环境的日益重视，由于Pb有毒，无铅焊料正逐步替代含铅焊料，但是到目前为止，所研制出的无铅焊料的润湿性始终不如锡铅焊料。