不是无铅法令或相关法律法规推动最初的无铅系统研究开发，颁布无铅法令的目的是促进无铅焊接材料在性能上达到甚至超过锡铅的水平。在还没有进行系统研究开发时，我们就意识到，从基础科学研究的角度看，任何用于电子产品的无铅合金都必须以锡为主。到目前为止，我们还没有发现哪一种二元合金能够达到表面安装焊接的要求。但是三元合金是否能够满足这个要求，至今还没有确切的答案。系统研究成果和生产实践证明了由锡银铋、锡银铜（SAC）、含锌合金、含镁合金和许多其他合金构成的三元合金无法用现有的基础生产设施生产。因此，针对无铅的研究开发还不能中断，甚至要扩大到四元合金和五元合金。整机制造商（OEM）在无铅生产方面的成功经验可以用于无铅合金的选择。因此，有很多合金能够满足不同行业应用的要求。

挑战

全球市场面临的最大的挑战是如何筛选和分析各种容易混淆而且完全不同的信息，同时又缺少综合性知识。在危险环境中使用的电子产品是否成功转向无铅必须广泛接受各种新思想。要生产出有用的产品，从技术上看，要求研究开发工艺必须向四元合金的方向发展，这意味着最初的原材料成本比较高。不过，真正重要的是不去考虑材料成本的具体运作和产品的总产权成本。总产权成本包括生产出产品的完整周期：从获得材料到批量生产出可靠的产品。

对比

争论的焦点集中在只使用一种合金能否满足SMT行业各种等级的性能和可靠性的要求。考虑到各种组装件和产品，这个行业统一使用一种合金是不切合实际的。三元合金要求的工艺温度比较高，例如按各种比例构成的SAC合金。这只能使复杂的PCB组装件（PCBA）更容易损坏。它还与一种不受欢迎的冶金技术有关。SAC焊点在危险环境下无法提供与锡铅相当的“全面”的性能。这主要是基础冶金技术方面的问题，将对无铅合金属性的预测和确认产生深远的影响。

通过持续而且系统性地对无铅合金材料和相关的生产工艺展开研究，我们发现合金的性能与材料学和工程学的原理相符，这令人倍受鼓舞。此外，真正的生产结果也与SMT生产制造的经验和知识相符。

困难在哪里、原因是什么

由于需要在工艺温度和PCB特性之间保持平衡，因此工艺温度至关重要。从可靠性的角度看，人们并没有充分认识到PCBA的工艺温度上升可能带来的危害。如果首先考虑的是可靠性，那么工艺温度应尽量控制在焊料合金允许的最低温度上。但是温度设定不应忽视工艺窗口所要求的质量和均匀湿润度，最后才是成品率。这也是为什么要尽量使用低温材料和工艺的原因。

为了达到与锡铅相当的完整性，工艺温度越高就需要耐热性更好的PCB。更重要的是，它要求组装件的热膨胀系数相配或者拥有更高的玻璃化转温度（Tg）、更高的分解温度（Td）、越来越高的空间稳定性、更低而且更适合的热膨胀系数、更低的水分吸收、更高的镀铜厚度上限和更耐用的电路结构设计。要想同时满足这些条件，不是件容易的事情。

鉴于PCBA对可靠性和完整性的要求不同和需要在实际的SMT 限制内制造，因此这个行业需要有不同的选择。根据焊接温度和合金选择列表来分（它们决定了焊点的性能），有两种工艺选择。在充分了解了几种可行的选项之后，要根据生产和可靠性的需要来选择。

结论

PCBA的性能并不仅仅取决于焊点的可靠性，PCB的完整性也很重要。为了保证PCB在真正投入使用之前是完整的，在组装过程中避免使用比较高的工艺温度是最理想的办法。对于在危险环境下使用的电子产品的无铅可靠性最好的指标是性能，它是由与危险条件相对应的耐用的微观结构/冶金焊点属性决定的。性能指标充分考虑到各种不同的“应力”条件，然后降低了出现故障的可能性，从而提高无铅的可靠性。