無鉛化已成為電子制造錫焊技術(shù)不可逆轉(zhuǎn)的潮流。2005年起，國內(nèi)無鉛化進程進入了實施階段。
        選擇適當(dāng)無鉛焊料很重要
        電子工業(yè)用60/40、63/37焊料已有50多年的歷史，已形成非常成熟的工藝，因此要取代有鉛焊料必須滿足一些充分而必要的條件。
        首先從電子焊接工藝的要求出發(fā)，為了不破壞元器件的基本特性，所用無鉛焊料熔點必須接近錫鉛共晶焊料的熔點，不可以使用熔點高的焊料。其次從可焊性的觀點出發(fā)，必須與電子元件及印制板的鍍層銅、鎳、銀等有良好的潤濕。從電子產(chǎn)品的可靠性出發(fā)，為了形成良好的冶金結(jié)合的焊點，焊料本身的機械強度是非常重要的。特別要求焊點具有耐熱疲勞性能，這是由于電子產(chǎn)品在使用過程中不可避免會產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象而產(chǎn)生熱膨脹，同時在不使用時溫度下降會產(chǎn)生收縮，如此反復(fù)循環(huán)將在焊點處發(fā)生熱疲勞現(xiàn)象。
        從焊接的實際操作來看，希望焊接缺陷少是非常重要的。特別是橋接、拉尖等不良缺陷均和焊料的潤濕性有密切關(guān)系。在再流焊接時，由于母材表面氧化，為了提高焊劑的去氧化作用，必須使用有活性的助焊劑予以去除，但是這樣將產(chǎn)生殘留物而出現(xiàn)腐蝕和電遷移等現(xiàn)象。同時，在流動焊時，由于波峰焊產(chǎn)生的氧化錫渣也是一個問題，不僅造成焊點不良率上升，同時也增加成本。此外焊膏的保存性是進行良好印刷的必要條件。由于在存放期間焊膏內(nèi)的助焊劑與合金發(fā)生反應(yīng)而劣化，造成粘度升高，印刷不良等。以上均是無鉛焊料必須考慮的問題。
        從這些觀點出發(fā)來選擇適當(dāng)?shù)臒o鉛焊料是非常重要的。錫銀銅等成為當(dāng)前實用的主流無鉛焊料。
        無鉛焊料技術(shù)水平明顯提高
        近年來比較實用的無鉛標(biāo)準(zhǔn)合金大致以錫銀銅為基礎(chǔ)已成為共識，然而由于該合金熔點仍偏高，即使元器件的耐熱性有所提高，但多層、薄形的印制板耐熱性仍存在問題，因此在錫銀合金基礎(chǔ)上添加鉍、銦以降低熔點以及開發(fā)錫鋅系無鉛化焊料將成為今后發(fā)展方向。
        錫銀銅無鉛焊料有比較好的機械特性，具有錫鉛焊料的1.5-2.0 倍的抗張強度和非常的抗熱疲勞性能，但另一方面對銅的潤濕性差，從擴散率來看，錫鉛焊料擴散率超過90%，而錫銀銅焊料在80%左右，錫鋅焊料在大氣下擴散率非常差。但是由于技術(shù)不斷進步，目前錫銀銅無鉛焊膏的潤濕性已取得了明顯提高，幾乎達到錫鉛焊膏的水平。
        無鉛焊接工藝迎接挑戰(zhàn)
        再流焊工藝技術(shù)，從錫鉛焊料到錫銀銅焊料，在實際操作時將發(fā)生很大的變化。
        首先，目前操作溫度的上升與元器件的耐熱溫度的差距大幅減少，因此必須較以往有更正確的工藝溫度管理。此外，由于印制板的多樣化，熱容量不同的元器件均會有10℃的溫差，因此必須提高預(yù)熱溫度和時間。再流焊設(shè)備必須進行多溫區(qū)加熱以減少溫度誤差，成為一項有效的措施。由于熔點的上升，焊接工藝和設(shè)備都將發(fā)生重大的變化，為此實行錫銀銅焊料的無鉛化，降低其熔點將成為一個被關(guān)注的問題。
        其次，一般認為錫銀銅比錫鉛潤濕性低，其擴散率在75%-80%，比錫鉛下降15%左右。為了提高可焊性在助焊劑中增加活性劑是必要的，但會造成粘度升高等不良現(xiàn)象。另外由于無鉛焊料表面張力比有鉛焊料高，在同樣條件下潤濕性也會變差。
        第三，由于無鉛焊料的熔點高，因此必須考慮峰值溫度與元器件的耐熱溫度的適應(yīng)性，因此預(yù)熱終點溫度要高，使有熱容量差異的元器件溫度能達到均勻。此外由于元器件與母材的氧化，焊膏活性的損失容易產(chǎn)生焊球，當(dāng)用錫鉛焊膏的助焊劑用于錫銀銅焊膏時，必須提高預(yù)熱溫度和預(yù)熱時間。
        第四，印刷工藝過程中，由于焊膏內(nèi)助焊劑與粉末的反應(yīng)，在粉末表面有有機金屬化合物與有機金屬鹽析出，造成流動性下降，粘度升高，給印刷性能帶來影響，成為焊接不良的原因。
        綜上所述，無鉛焊接理論與實踐均屬于錫焊技術(shù)的領(lǐng)域，僅是有鉛轉(zhuǎn)向無鉛的過程，目前無鉛焊料的標(biāo)準(zhǔn)體系，錫銀銅已成為共識，但其熔點仍偏高，對錫銀鉍銦以及錫鉍、錫鋅焊料將成為人們關(guān)注的熱點和方向。
        由于無鉛焊接液相溫度與峰值溫度溫差范圍較有鉛溫差范圍小，因此溫度管理成為無鉛焊接中的重要內(nèi)容。另外，由于無鉛焊料熔點較高，將對元器件、印制板特性帶來更高的要求。
        無鉛化是一個長期的過程，目前仍處于與有鉛共存時期，這期間對鉛污染的問題是一個較難解決的問題。由于無鉛與有鉛的共存而產(chǎn)生的焊點剝離問題是無鉛化過程中的難點。