1、简介：铅（Pb）曾经在工业中广泛应用了相当长一段时间，每年全球大概消耗500万吨铅，其中81%用在蓄电池，另外在军火和铅氧化中大约用掉10%，铅的毒性对人体健康是一个非常大的威胁，铅中毒的一般性临床表现根据其临床特征可分为营养型、神经型和脑系型。对于铅使用的关注是全球对环境方面关注的自然结果，对环保方面认识的提高可以由“德国蓝鸟”系统得到证明，它已经在欧洲广泛应用了一段时间，德国的消费者称之为“蓝色经济天使”，其官方名称为“环保标签”；
2、较早时期无铅焊料的研究状况：
美国议会首先进行了努力，想在电子产品焊料中禁止铅的使用，1990年提出了Reid S2638，随后调整为S729；1994年丹麦、瑞典、芬兰和冰岛共同签署提议，长期禁用铅；1997年瑞典政府发布提案在10年内禁止在任何产品中使用铅；基本 在同样的时间范围内，许多亚洲国家提出了回收法；
3、近期无铅焊料的研究状况：
1998年欧盟提出了一个指导性草案，称为“电子和电气设备废物处理意见（WEEE）”，欧盟委员会最终采纳了WEEE和ROHS（减少危险物品管理办法）；1998年1月30日，日本电子发展联合会（JEIDA）和日本电子封装研究所（JIEP）提交了一份名为“无铅焊料商品化的挑战和努力—无铅焊料2000年商品化线路图”；一些日本的主要原型设备生产商（OEMs）已经开始联合推进电子产品的回收进程，其中包括索尼、日立、松下、东芝、NEC、富士、三菱、NTT等；
4、日本在这方面若干措施的影响：
在2001年前，日本领先的OEM供货商将提供在互连系统中不含铅的产品，这将会促使日本排斥外来的不符合环保标准的产品，另外，日本已有的产品将证明欧洲立法关于在2007年前要求产品含铅量减少、电子产品回收等方面是合理的，因此对世界其他国家加速无铅化进程增加了一定的压力；
5、美国在这方面的反应：
早在1990年，美国国会开始做了一些努力，一直到最近，美国也没有太大的行动，汽车方面也许是唯一能够保持关注的因素，也不存在悬而未决的立法问题，铅工业协会、电子工业联合会EIA、印刷电路研究所IPC、国家电子制造者联合会都积极活动、疏通，以阻止无铅化方面的立法，在这种情况下美国方面的行动只限于州政府这一级，主要是处理电子产品回收问题，而不是如何减少有毒物质的使用等问题上；
6、什么叫无铅连接：
铅，出现在其它金属中，如锡中，作为一种杂质，其质量低于0.1%，显然，这种杂质将延续到无铅合金出现的时候，另外在给定的时间内，也很难将所有的元件都转成到无铅处理的，因此美国的一家非盈利性质的商业组织，高密度封装使用者组织（HDPUG），提议在互连时定的目标是把铅的含量定为1%，几年后，把目标定位<0.1%比较合理，考虑到单位质量产品中铅的含量，铅的浓度大约在100ppm；
7、无铅焊料的关键问题：对于无铅合金，主要的问题在以下几个方面：
■无毒；
■可利用和价格上可承受；
■窄的塑性范围；
■可接受的湿度；
■材料可制造性；
■工艺温度可接受性；
■能够形成可靠连接；
8、目前可用的无铅焊料：
锡96.5/银3.5（Sn96.5/Ag3.5）、锡99.3/铜0.7（Sn99.3/Cu0.7）、锡银铜（SnAgCu）、锡银铜+其它（SnAgCuX）、锡银铋+其它（SnAgBiX）、锡锑（SnSb）、锡锌+其它（SnZnx）、锡铋（SnBi）；
9、成本方面的考虑：
焊料的成本是由原材料决定的，然而在制造焊料黏胶时，制造的加工费用将成为主要部分，SnPb和无铅材料之间的差别将非常小；
10、印刷电路板的终端处理：在终端不含铅的PCB已经出现，一些材料，如NiAu和OSP都已经有相当长时间的应用，下面显示出更具潜力的特征：
■OSP，如苯并三唑、苯并咪唑，可以经受住低温工艺，高温工艺可除掉它们，允许氧化；
■浸银（有机银、Alpha级）；
■浸金/不带电的镍；
■热空气焊接级SnCu；
■SnBi；
■不带电的Pd/不带电的Ni；
■不带电的 PdCu
■Sn（纯的，没有须化）；
11、元器件：Pb在元器件中可以以三种形式存在：
a.在压电元件、电容器、玻璃、熔丝中的功能性材料中的铅；
b.在元器件内部互连接所使用焊料中的铅；
c.在元器件引线上焊料电镀表面处理时用的铅；
12、热破坏实验：在替换铅材料中，包括寻找可替换铅的焊料合金材料，有许多需要考虑的方面，目前一个大问题就是，这些合金替代物的绝大部分都需要较高的处理温度，有时是元器件或衬底材料没法承受的，这些问题给材料工作者和设计人员带来了巨大的挑战；
13、其他需要考虑的问题：需要对新合金材料的腐蚀性和电迁移性进行测量，在含铅焊料上的无铅焊料、在无铅焊料上的含铅焊料、黏胶和焊剂都需要进行评估，既然不含铅的焊料通过X光很难观察和调整，所以需要新的观测方法；
14、协会活动：为迎接无铅化带来的挑战，有许多协会在努力工作，例如北美的NCMS，在日本新工业和工业技术发展机构、在欧洲的欧洲委员会Brite-Euram项目等；
15、协会的观点：
a.在美国NCMS推荐3种合金：Sn96.5/Ag3.5、Sn91.7/Ag3.5/Bi4.8和Bi58/Sn42，NEMI认为不含Bi的SnAgCu在含有铅的时候是最可靠的；
b.Brite-Euram项目推荐Sn95.5/Ag3.8/Cu0.7是应该普遍应用的焊料，其它具有应用潜力的合金是Sn99.3/Cu0.7，Sn96.5/Ag3.5和SnAgBi；
c.在英国，商业和工业部认为，根据具体应用的不同，可以做不同的选择；
d.JEIDA建议在无铅元件没有出现前，使用SnAgCu，无铅元件出现后，使用SnAgBi；
e.在德国，倾向于使用的合金材料看起来是Sn96.5/Ag3.5和Sn99/Cu1；
16、可能的解决方法：
a.NEMI宣称，可能的无铅焊料的道路如下所示，然而这个顺序根据制造者而有所变化：
■SMT焊料黏胶和回收；
■电路板终端；
■元件金属化；
■波峰焊；
■内部元件的互连；
b.而IPC所希望的实现顺序如下，没有具体的时间安排：
■阶段一，在制造中使用的波峰焊/焊料黏胶等实现无铅化；
■阶段二，PWB的终端无铅化，阶段一得到实现；
■阶段三，无铅元件终端得以实现，阶段一和阶段二得以实现；
17、小结：电子工业内焊料的无铅化是整个世界无铅化趋势中的一部分，虽然这是由美国在1990年早期提出来的，但在日本和欧洲的发展要快得多，无铅化发展上的差别触发了含铅焊料使用者对是否能维持其生意机会的关心，因此深化了无铅化研究的进展，对于无铅化焊料的选择，不同地区有不同的看法；
18、相关信息来源：
a.相关法律的制定：
■欧洲： 电子电气设备废物处理意见（WEEE）；
■亚洲：没有立法；
■美国：关于废物处理的EPA管理条例；EPA关于元件的信息；
b.参与此项工作的独立的公司和电子工业机构：
■欧洲：商业和工业部DTI、无铅焊料企业评估中心IDEAL、国际锡材料研究所；
■亚洲：日本国际商业和工业部MITI、日本电子工业发展联合会JEIDA、日本电子封装研究所JIEP、日本印刷电路联合会JPCA、新工业和企业技术发展中心NEDO、松下、索尼、东芝、NEC、富士、；
■美国：制造科学国家中心NCMS、国家标准和技术研究所NIST、国家电子制造促进会、IPC、Lehigh大学、国际高密度封装用户会。
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