當前,關于無鉛焊料的研究基本上集中在以下3個方面:
(1)新型無鉛焊料合金材料的開發;
(2)焊接頭、焊點的疲勞特性研究及焊點可靠性的研究與設計;
(3)無鉛焊料的工藝研究。
通過近20年的研究開發,各國都取得了一定研究成果,在有限改變工藝條件前提下,無鉛焊料已可部分取代錫鉛焊料。目前開發出的無鉛焊料有百余種。所有的無鉛焊料幾乎都利用Sn作為基體材料,因為它成本低,貨源充足,并具備理想的物理特性,如導電/熱性和潤濕性等,同時它也是63Sn/37Pb合金的基底金屬,通過加入Bi、Cd、In、Zn、An、TI、Ga、Hg、Cu、Sb和Ag等元素中的一種或幾種可得到合適的熔點和力學性能。
針對現有的有鉛焊料,選擇適當的無鉛焊料合金替代品是無鉛組裝技術的基礎。從純技術的角度,取代傳統的Sn63一Pb37或Sn60一Pb40有鉛焊料產品的無鉛焊料產品已經成熟。目前多為以Sn作為基體的Sn—Cu、Sn—Ag、Sn—Ag—Cu或Sn—Zn系列的組成成分。
對上述無鉛焊料焊接工藝,比較普遍的看法是,手工電烙鐵焊應該采用Sn Cu、Sn—Ag系或Sn Ag Cu系,浸焊和波峰焊采用Sn—Cu系,回流焊采用Sn Ag系和Sn AgCu系,特別需要低溫時可考慮Sn Zn Bi系。雖然現在已經有很多種無鉛焊料面世,但還沒有一種能夠全面直接替代SnPb焊料的解決方案,僅對于某些特殊的工藝過程,某些特定的無鉛焊料可以實現直接替代。
就目前而言,最吸引人的無鉛焊料是Sn—Ag—Cu系列。而錫/銀/銅合金的優點主要在于合金成份簡單,原材料豐富,成本較低,對環境相對友好。熔點溫度(217 ℃)雖然高于錫鉛合金,但總體性能較好。其它有潛力的組合包括Sn -0.7Cu、Sn-3.5Ag和Sn-Ag-Bi等正在開發研制中。同時目前還沒有合適的高鉛高熔點釬料的無鉛替代品出現。