（见表2），并在机械热疲劳方面展开了深入研究[5-6]。提出在材料方面强化办法有：掺杂
非合金化夹杂物、微观结构强化、合金化强化以及填料的宏观复合等。其合金系屈服强度、
抗拉强度、断裂塑性应变、塑性性能、弹性模量等机械性能指标接近甚至远远超过
63Sn37Pb。而与可靠性密切相关的热疲劳性能也远远超过63Sn37Pb（99.3Sn0.7Cu除外）。
3. 焊角翘起：这是无铅通孔焊接的一个突出问题。虽然SnBiAg 系合金是个较好的选择，
但是发生焊角翘起的可能性也最严重。在通孔焊接过程中，面对Cu 焊盘区域的凝固受阻，
热便顺着焊盘内部的孔壁传导，致使在焊接的最后阶段还有很大的热量；另外枝晶的形成
使得界面处形成富Bi 区；同时焊料/Cu 引脚与PCB 之间热膨胀失配会产生应力；这些都
是导致翘起的原因。日本在这方面研究较多，共发现了3 种类型的翘起[7]（图3）。解决
问题的方法有改变阻焊层和焊盘设计、调整焊料成分、快速冷却等[8]。
4.其它方面： 合金的选用还涉及资源、成本物理性能等多个方面。表3 是合金元素的产
量和现对成本参考值，其中Bi 和In 资源匮乏，而Ag 和In 又是贵金属，给增加额外成本。
表4 列举了铅替代金属的相关物理性能。Mulugeta Abtew 和Guna Selvaduray 对电子封装
中各种合金以及不同成分的无铅焊料做了成本、资源、润湿性、机械强度、抗疲劳能力、
热膨胀系数、金属间化合物形成等相关方面的研究和总结，指出目前数据缺乏，也很难统
一，而且只是停留在实验室研究阶段[2]。Kay Nimmo 对全球工业无铅合金也做了相关研
究[9]，建议基本合金为SnAgCu 系；而SMT 使用SnAgBi 系；波峰焊则使用SnCu 系。
2 电路板和元件无铅涂层
电路板涂层一般使用传统的63Sn37Pb热风平整（HASL）工艺。而Ni/Au涂层和可焊性
有机涂层（OSP）也有较长的历史。工业界对无铅涂层及其可焊性进行了透彻的研究[1,11,12]，
表明无铅合金涂层的制备与原来的相比，其工艺没有或者只有很小的变化。一般说来，无
铅合金在OSP上性能更好，但是在锡、银或者钯等金属涂层上可以提高可焊性。虽然金在
高锡合金中的溶解速率较快，但是金涂层厚度很小，溶解速率对焊点中金的成分没有影响，
而且无铅合金可以包含一定量的金而不会发生象铅锡合金那样的脆性问题。比较有希望的
涂层选择有[12]：苯并三氮唑或者苯并唑唑OSP、浸镀Ag、浸镀Au/电镀Ni、热风平整Sn/Cu、
Sn/Bi、化学镀Pd/化学镀Ni、化学镀Pd/Cu、Sn等。
元件表面无铅涂层也有很多选择[2,13,]，如： Pd/Ni、Sn、Au、Ag、Ni/Pd、Ni/Au、
Ag/Pt、Ag/Pd、Pt/Pd/Ag、Ni/Au/Cu、Pd以及NiPd等。Pd涂层的元件的性能和SnPb涂
层的相当甚至更好，这是因为Pd比Au在高锡合金中的溶解速度大，但是其电镀却存在一定
困难。Ag/Pd镀层可能因为Ag向合金中扩散而在焊点中形成空位，所以正在被Sn/Ni取代。
其它的含银涂层如Pt/Pd/Ag和Pt/Ag等则没有这样的问题。
3 无毒阻燃剂
目前大多数环氧树脂印制板的阻燃剂为四溴联苯A（TBBPA）或者Sb2O3。1980 年代
中期，人们发现在一定燃烧条件下，会产生高毒的溴氧化物以及呋喃。1995 年德国研究人
员从溴化物材料燃烧物中发现了有害的四溴二苯并-p-二恶英(TCDD)。欧盟（EC）草案提
议在2004 年1 月份截止使用这种含卤阻燃剂[1]。欧洲、日本等国家在减少、替代、禁用方
面的活动日益增多。北欧地区国家对禁用含溴材料的活动最积极。当今我国在这方面比较
落后，而国外正在开发研制无卤/Sb 的绿色型各类基板材料，其技术特点可以归纳[3,14]为：
在解决阻燃性上，一是从树脂配方上得以改进，特别是纸基覆铜板。二是使用含磷、
氮类树脂、无机金属填料等作为主要阻燃材料；其阻燃方式有：水合作用冷却、碳化、提
高基板分解温度、抑制挥发成分等。另外还出现了一种铜箔涂层的树脂。
绿色性纸基覆铜板在树脂配方的研究中，是减少或完全抛弃干性油改性酚醛树脂（如 |
