随着行业需求的发展，焊料合金也在不断发展，满足了特定的性能要求并设定了新的标准。本文按时间顺序探索了合金的演变历程，介绍了焊料合金创新的关键发展和未来轨迹。

从历史上看，RoHS（有害物质限制）等法规的引入促使人们远离铅基焊料。这就需要开发更安全但同样有效的焊接材料。第一代无铅焊料以SAC305的形式出现，其在各个行业的广泛应用而闻名，但它并非没有遇到诸多技术挑战。

第一代无铅合金：SAC305的曙光

2006年7月，RoHS法规要求许多应用中的焊料合金含铅量低于0.1%。这标志着合金发展的重大转变，因为几十年来的标准一直是共晶锡铅（Sn63Pb37）焊料

含铅焊料的元件

Sn63Pb37至今仍用于一些豁免行业。其好处包括：低熔点，由于共晶性质可确保在组装过程中将元件的热应力降至最低，从液体到固体的快速过渡，降低了缺陷的可能性。优异的润湿性能，确保各种表面具有良好的可焊性。

不幸的是，所造成的健康风险被认为太大，无法在大多数应用中继续使用。

在2006年7月之前，许多新合金作为无铅替代品进行了尝试和测试。当时新兴的是SAC305，一种含3%银和0.5%铜的锡基合金SAC305，最初的吸引力源于其与现有制造工艺对元件的兼容性。然而，随着其使用量的激增，行业开始认识到它的一些缺陷。高成本（由于银含量）、铜溶解的挑战以及对跌落冲击性能和微裂纹抗性等机械性能。

此外，润湿性能问题、锡须和不可预测的老化性能凸显了进一步创新的必要性。

第二代合金演变：SAC系列的变化

随着业界寻求SAC305局限性的解决方案，第二代无铅合金出现了。其中包括SAC105、SAC0307和SN100C。 SACX

SAC105和SAC0307的银含量较低（分别由1%和0.3%的银组成），使其成为高银SAC305的低成本替代品。SMT制造商已经认为SAC305的熔化温度高达217-220C，特别是与SnPb的183C相比。

许多低银SACX合金也存在机械强度降低的问题，使其不太适合高应力或高温应用。

SN100C®

另一个至今备受欢迎的是SN100C®。这种锡基合金由斯倍利亚开发，含有0.7%的铜、0.05%的镍和微量的锗。以其高流动性而闻名，它提供了优异的润湿特性，减少了缺陷并提高了焊点强度。

但是，尽管SN100C®为各种应用提供了耐用可靠的解决方案，但其稍高的熔点仍然是一个缺点。

虽然这些第二代合金确实在许多波峰焊中得到应用，但不适合更高温度的应用，因此SMT应用仍然首选SAC305，尽管它有部分缺陷。

第三代合金：高可靠性合金

第三代无铅合金的出现标志着焊料技术的巨大飞跃，特别是对于可靠性至关重要的行业，如汽车、航空航天和军巩俐应用。这些通过尖端合金向基体金属中注入了微量元素，在不损害合金基本特性的情况下提高了特定性能

老化后的晶粒结构比较：左侧为REL22™，右侧为SAC305

REL61™是AIM的高性价比合金。虽然它的性能不如REL22™，但它已被证明在多个方面都优于SAC305，而且价格也更低。

这些合金的独特成分使其成为耐久性、寿命和峰值等不可降低的情况下的理想选择。下表显示了AIM的REL22™和REL61™与SAC305进行比较的一些研究数据。

面向未来

从SAC305到先进无铅合金的发展历程反映了电子行业的适应性和对创新的承诺。从第一代到最新的高可靠性合金，焊料材料都愈加复杂，但他们满足了对性能、可靠性和环保意识日益增长的需求。

另一个活跃的研究领域是低熔点合金，即更接近锡铅熔点的合金。然而，在可靠性方面，这一领域似乎存在权衡。寻找真正的高可靠性低温焊料仍然是整个行业面临的挑战。