由于RoHS指令和WEEE指令在欧洲会议获得批准，2006年7月开始欧洲将禁止含铅电子产品的销售，使用无铅焊料成为必然。目前，世界各国都在进行电子产品的无铅计划和立法，电子行一也在积极推行无铅焊料和无铅制程。为此，材料界进行了大量的研究工作，试图找出可以替代Sn－Pb焊料的无铅焊料。现在主要的无铅焊料合金系有：Sn－Ag、Sn－Zn、Sn－Bi、Sn－In、Sn－Cu、Sn－Sb等二元合金以及在此基础上添加其他合金元素形成的三元、四元乃至五元合金，其中，Sn－Ag－Cu系无铅焊料是目前被认为最接近实用化的Sn－Pb焊料替代品。然而，Sn－Ag－Cu系无铅焊料的熔点在210℃－220℃之间，比传统焊料的熔点（183℃）高30℃以上，这将对焊料所联接的电子元件、PCB板以及封装设备提出更高的耐热性要求，直接导致电子产品成本的提高。虽然，采用含贵金属Ag的焊料本身将导致焊料成本的增加。但这种成本相对于大量更换电子元件和改造设计的投资却是微小的[1]。
Sn－Zn系无铅合金由于存在润湿性和抗氧化性差等问题一直以来被认为是一种并不理想的无铅焊料。然而，Sn－Zn系焊料具有其他无铅焊料无法获得的低熔点，低成本，良好的力学性能（强度，延展性，抗蠕变性能）等优势[3]。而且，近年来对Sn－Zn系合金润湿的研究取得了明显进展，Sn－Zn系焊料抗氧性等问题也得到进一步研究，这些研究的结果已经初步表现Sn－Zn系无铅焊料应用的潜力。因此，发展低成本高性能的Sn－Zn系无铅焊料成为近年来该领域研究的热点。
2 Sn－Zn系无铅焊料的研究现状
2.1 润湿性
Sn－Zn系焊料由于表面张力较大和表面容易形成氧化层从而阻碍了焊料在基材（铜或镍）上的润湿，导致了可焊性降低。目前，材料界主要采用合金化的方式提高其润湿性。加入一定量的Bi、In、Al、Cu或者微量的RE（La、Ce）、P、Ge、Ga等元素提高了合金的润湿性[4－10]。
Sn－Zn－Bi焊料是目前研究较为广泛的无铅合金材料。Bi是一种表面活性元素，在熔融状态下，Bi元素能够向溶体表面富集，导致合金的表面张力减小。因此，Bi的加入提高了合金的润湿性能[11]，研究表明在Sn－9Zn为共晶合金的基础上加入Bi虽然提高了合金的润湿性，但往往伴随着焊料力学性能的下降，通过调节合金中Zn的含量，能够减少初生Zn相的生成，在提高润湿性（缩短润湿时间）的条件下降低由于Bi的加入带来的力学性能恶化效果[11，12]。Sn－8Zn－3Bi合金是一种典型的Sn－Zn系无铅焊料，其润湿性、热学特性、力学性能等性能匹配良好，其一种有前途的无铅焊料合金[11]。