無鉛焊料
傳統錫鉛焊料雖然有很多優點，但是鉛溶入地下水后，會對人類和環境有極大的毒害；而且它還存在剪切強度低、抗蠕變和熱疲勞性能差等不足，無法滿足環保和高可靠性的需求。于是研究開發無鉛焊料是近年來比較熱門的方向，很多組織和公司紛紛推出系列禁用提案、環保產品。
1. 熔化溫度范圍。 封裝互連中涉及錫鉛合金的有三種基本類型，應用錫鉛和無鉛合金所要求的工藝溫度一般高于焊料熔化溫度的20~30℃。晶片、芯片、模塊、板卡的材料和結構等對溫度都有一個敏感范圍，另外高溫會導致元件、板卡涂層金屬的溶解迅速，加快金屬間化合物的生長和焊點失效。溫度的升高，使焊接工藝窗口變窄，損壞元件和板卡的可能性劇增。例如第3 類型互連中，PCB（FR4）和元件的高耐受溫度分別為240℃和235℃。無鉛合金的溫度一般不得超過215℃，否則，元件的爆米花效應和分層等熱破壞問題就會很突出。美國國家制造科學研究中心（NCMS）經過三年多的信息收集和研究，推薦了79 種低、中、高溫不同用途的無鉛焊料，認為42Sn58Bi（139℃）、91.7Sn3.5Ag4.8Bi（210－215℃）和96.5Sn3.5Ag（221℃）綜合性能較好，適合于不同要求的SMT 應用。
2.機械、熱疲勞性能：Hwang,J.S 對用于第3類型互連的各種合金系做了各種優化設計，并在機械熱疲勞方面展開了深入研究[5-6]。提出在材料方面強化辦法有：摻雜非合金化夾雜物、微觀結構強化、合金化強化以及填料的宏觀復合等。其合金系屈服強度、抗拉強度、斷裂塑性應變、塑性性能、彈性模量等機械性能指標接近甚至遠遠超過63Sn37Pb。而與可靠性密切相關的熱疲勞性能也遠遠超過63Sn37Pb（99.3Sn0.7Cu除外）。
3. 焊角翹起：這是無鉛通孔焊接的一個突出問題。雖然SnBiAg 系合金是個較好的選擇，但是發生焊角翹起的可能性也嚴重。在通孔焊接過程中，面對Cu 焊盤區域的凝固受阻，熱便順著焊盤內部的孔壁傳導，致使在焊接的后階段還有很大的熱量；另外枝晶的形成使得界面處形成富Bi 區；同時焊料/Cu 引腳與PCB 之間熱膨脹失配會產生應力；這些都是導致翹起的原因。解決問題的方法有改變阻焊層和焊盤設計、調整焊料成分、快速冷卻等。
4.其它方面：合金的選用還涉及資源、成本物理性能等多個方面。
傳統錫鉛焊料雖然有很多優點，但是鉛溶入地下水后，會對人類和環境有極大的毒害；而且它還存在剪切強度低、抗蠕變和熱疲勞性能差等不足，無法滿足環保和高可靠性的需求。于是研究開發無鉛焊料是近年來比較熱門的方向，很多組織和公司紛紛推出系列禁用提案、環保產品。
1. 熔化溫度范圍。 封裝互連中涉及錫鉛合金的有三種基本類型，應用錫鉛和無鉛合金所要求的工藝溫度一般高于焊料熔化溫度的20~30℃。晶片、芯片、模塊、板卡的材料和結構等對溫度都有一個敏感范圍，另外高溫會導致元件、板卡涂層金屬的溶解迅速，加快金屬間化合物的生長和焊點失效。溫度的升高，使焊接工藝窗口變窄，損壞元件和板卡的可能性劇增。例如第3 類型互連中，PCB（FR4）和元件的高耐受溫度分別為240℃和235℃。無鉛合金的溫度一般不得超過215℃，否則，元件的爆米花效應和分層等熱破壞問題就會很突出。美國國家制造科學研究中心（NCMS）經過三年多的信息收集和研究，推薦了79 種低、中、高溫不同用途的無鉛焊料，認為42Sn58Bi（139℃）、91.7Sn3.5Ag4.8Bi（210－215℃）和96.5Sn3.5Ag（221℃）綜合性能較好，適合于不同要求的SMT 應用。
2.機械、熱疲勞性能：Hwang,J.S 對用于第3類型互連的各種合金系做了各種優化設計，并在機械熱疲勞方面展開了深入研究[5-6]。提出在材料方面強化辦法有：摻雜非合金化夾雜物、微觀結構強化、合金化強化以及填料的宏觀復合等。其合金系屈服強度、抗拉強度、斷裂塑性應變、塑性性能、彈性模量等機械性能指標接近甚至遠遠超過63Sn37Pb。而與可靠性密切相關的熱疲勞性能也遠遠超過63Sn37Pb（99.3Sn0.7Cu除外）。
3. 焊角翹起：這是無鉛通孔焊接的一個突出問題。雖然SnBiAg 系合金是個較好的選擇，但是發生焊角翹起的可能性也嚴重。在通孔焊接過程中，面對Cu 焊盤區域的凝固受阻，熱便順著焊盤內部的孔壁傳導，致使在焊接的后階段還有很大的熱量；另外枝晶的形成使得界面處形成富Bi 區；同時焊料/Cu 引腳與PCB 之間熱膨脹失配會產生應力；這些都是導致翹起的原因。解決問題的方法有改變阻焊層和焊盤設計、調整焊料成分、快速冷卻等。
4.其它方面：合金的選用還涉及資源、成本物理性能等多個方面。
