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另有研究表明，一种由锡－银－铜－锑组成的合金可作为无铅Sn基焊料，其大致的配比范围为96.2Sn-2.5Ag-0.8Cu-0.5Sb，其熔点范围是210～216oC，润湿性能与63Sn-37Pb焊料相仿，晶粒结构的金相分析表明，形成的焊缝与63Sn-37Pb焊料基本接近，符合可靠性要求，它最大的优点是与锡铅焊料的兼容性，两者可以互相混用。
综合研究结果表明，富锡无铅的Sn基焊料是替代Sn-Pb焊料最有前途的选择物。
（2）采用导电粘接剂替代Sn-Pb系焊料
导电粘接剂的研究已有50年的历史，SMT的兴起和发展才真正为它在电路组装中的应用提供了最佳的环境。从20世纪80年代以来，随着无焊接连接研究的逐步深入，加快了导电粘接剂的研究步伐，其中最成功的是叫做“Poly Solder”的各向同性填充金属的导电粘接剂，现在美国已有大量电子组件采用这种粘接剂进行组装。另一种聚酯类粘接剂是各向异性导电粘接剂，已有30年的研究历史，20世纪80年代以来对这种粘接剂的研究工作特别活跃。
目前，正在进行将导电粘接剂应用于倒装片连接的研究，即硅片与基材（陶瓷、印制板或柔性材料）之间的连接不采用焊料，而是用粘接剂代替，这种连接形式的倒装片称为FCAA型，当前尚处于开发的初期。
（3）采用非传统金属代替Sn-pb系焊料
这种方法主要初步应用于元器件的微组装上，如镓基汞剂被用于芯片粘接和倒装片的凸点电极与SMB的连接。
目前，在国外已逐步商品化的无铅免清洗焊料（焊膏），但在很多方面它还无法全面取代传统的Sn-Pb焊料，因此，还需加快开发研究焊料的无铅化，为保护人类的生存环境而努力。
6.2 免清洗技术 众所周知，，大气臭氧层被破坏是当今面临的3大全球性环境问题之一，因而受到了全世界的极大关注。为此，国际上已于1985年和1987年分别制定了保护臭氧层的《维也纳公约》和关于消耗臭氧层（ODS）物质的《蒙特利尔议定书》。我国书1991年6月参加修订《蒙特尔议定书》而成为缔约国之一，并承诺到2006年我国的清洗行业逐步停止使用ODS物质。为此，各国均在积极采取措施，寻找替代ODS溶剂清洗技术的各种途径。
目前，国际上淘汰ODS溶剂清洗技术的方法已基本成熟，并逐步深化发展，这些技术包括免清洗技术、水清洗技术、半水清洗技术和替代ODS溶剂清洗技术（在第8.4.5节中已做介绍）。在这些技术中，水清洗和半水清洗不仅设备费用大、占用场地大，耗电量大，还需增加水处理和废水处理等环节，而溶剂清洗中溶剂本身的成本高，而且还存在挥发性有机化合物（VOC）污染和工人操作安全等问题。因此，免清洗技术必然是一种最有发展前途的技术，受到各国的普遍重视。
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6.2.1 免清洗的概念
1．什么是免清洗
免清洗是指在电子装联生产中采用低固态含量、无腐蚀性的助焊剂，在惰性气体环境下焊接，焊后在电路板上的残留物极微、无腐蚀，且具有极高的表面绝缘电阻值（SIR），一般情况下不需要清洗即能达到离子洁净度的标准，可直接进入下道工序的工艺技术。
必须指出的是“免清洗”与“不清洗”是绝对不同的2个概念，所谓“不清洗”是指在电子装联生产中采用传统的松香助焊剂（RMA）或有机酸助焊剂，焊接后虽然板面留有一定的残留物，但不用清洗也能满足某些产品的质量要求，如家用电子产品、专业声视设备、低成本办公设备??等产品，它们生产时通常是“不清洗”的，但绝不是“免清洗”。
2．免清洗的优越性
（1）提高经济效益：实现免清洗后，最直接的就是不必进行清洗工作，因此可大量节约清洗人工、设备、场地、材料（水，溶剂）和能源的消耗，同时由于工艺流程的缩短节约了工时，提高了生产效率。
（2）提高产品质量：由于免清洗技术的实施，要求严格控制材料的质量，如助焊剂的腐蚀性能（不允许含有卤化物）、元器件和印制电路板的可焊性等；在装联过程中，需要采用一些先进的工艺手段，如喷雾法涂敷助焊剂、在惰性气体保护下焊接等。实施免清洗后，可避免清洗应力对焊接组件的损伤，因此免清洗对提高产品质量是极为有利的。
（3）有利于环境保护：采用免清洗技术之后，可停止使用ODS物质，也大幅度地减少了对挥发性有机物（VOC）的使用，从而对保护臭氧层具有积极作用，是造福于子孙后代的一项重要举措。
6.2.2 免清洗材料的要求
1．免清洗助焊剂
要使焊接的的PCB板面不用清洗就能达到规定的质量水平，助焊剂的选择是一个关键问题，通常对免清洗助焊剂有下列要求。
（1）低固态含量：2%以下
传统的助焊剂含有较高的固态含量（20%～40%），用这种助焊剂焊接后的PCB板面留有非常明显的残留物，而免清洗助焊剂的固态含量要求低于2%，而且不能含有松香，所以焊接后板面基本无残留物。
（2）无腐蚀性：不含卤素、表面绝缘电阻＞1.0×1011Ω
传统的松香助焊剂因为有较高的固态含量，焊接后可将部分有害物质“包裹”起来，隔绝与空气的接触，形成绝缘保护层，而免清洗助焊剂，由于极低的固态含量不能形成绝缘层，若有少量的有害成分残留在板面，就会导致腐蚀和漏电等严重不良后果。因此，免清洗助焊
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剂中不允许含有卤素成分。
对助焊剂的腐蚀性通常采用下列几种测试方法： ① 铜镜腐蚀测试：测试助焊剂（焊膏）的短期腐蚀性。 ② 铬酸银试纸测试：测试焊剂中卤化物的含量。
③ 表面绝缘电阻测试：测试焊后PCB的表面绝缘电阻，以确定焊剂（焊膏）的长期电学
性能的可靠性。
④ 腐蚀性测试：测试焊后在PCB表面残留物的腐蚀性。 ⑤ 电迁移测试：测试焊后PCB表面导体间距减小的程度。 （3）可焊性好：扩展率≥80%
可焊性与腐蚀性是互相矛盾的指标，为了使助焊剂具有一定的消除氧化物的能力，并且在预热和焊接的整个过程中均能保持一定的活性，就必须包含某种酸。在免清洗助焊剂中用得最多的是非水溶性醋酸系列，配方中可能还有胺、氨和合成树脂，不同的配方会影响其活性和可靠性。不同的企业有不同的要求和内部控制标准，但必须符合焊接质量高、无腐蚀性的使用要求。
助焊剂的活性通常是用PH值来衡量的，免洗助焊剂的PH值应控制在产品规定的技术条件范围内（各生产厂家的PH值略有不同）。
（4）免清洗印制电路板和元器件
在实施免清洗工艺中，印制电路板及元器件的可焊性和清洁度是需要重点控制的问题。为确保可焊性，在要求供货商保证可焊性的前提下，生产厂应将其放在恒温干燥的环境中，并严格控制在有效的储存时间内使用。为确保清洁度，生产过程中要严格地控制环境和操作规范，避免人为的污染，如手迹、汗迹、机油、灰尘等。
6.2.3 免清洗焊接工艺
在前面章节中我们已经了解焊接工艺过程及有关工艺要求，在采用免清洗助焊剂后，虽然焊接工艺过程不变，但实施的方法和有关的工艺参数必须适应免清洗技术的特定要求，主要内容如下。
1．助焊剂的涂敷
为了获得良好的免清洗效果，助焊剂涂敷过程必须严格控制2个参数，即助焊剂的固态含量和涂敷量。
通常，助焊剂的涂敷方式有发泡法、波峰法、喷雾法3种。在免清洗工艺中，不宜采用发泡法和波峰法，其原因是多方面的，第一，发泡和波峰法的助焊剂是放置在敞开的容器内，由于免清洗焊剂中的溶剂含量很高，特别容易挥发，从而导致固态含量的升高，因此，在生产过程中，要使助焊剂的成分始终保持不变是有困难的，且溶剂的大量挥发也造成了污染和浪费；第二，由于免清洗助焊剂的固态含量极低，不利于助焊剂的发泡；第三，涂敷时不能控制助焊剂的涂敷量，涂敷也不均匀，往往有过量的焊剂残留在板的边缘。因此，采用这2
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种方式不能得到理想的免清洗效果。
喷雾法是最新的一种焊剂涂敷方式，最适用于免清洗助焊剂的涂敷。因为助焊剂被放置在一个密封的加压容器内，通过喷口喷射出雾状涂敷在PCB的表面，喷射器的喷雾量、雾化程度、喷雾宽度均可调节，所以能够精确地控制涂敷的焊剂量。由于涂敷的焊剂是雾状薄层，因此板面的焊剂非常均匀，可以确保焊接后的板面符合免清洗要求。同时，由于助焊剂是完全密封在容器内，所以不必考虑溶剂的挥发和吸收大气中的水分，这样可保持助焊剂比重不变，一次加入后，用完之前都不需更换，使助焊剂的用量减少约六成。因此，喷雾涂敷方式是免清洗工艺中首选的一种涂敷工艺。
在采用喷雾涂敷工艺时必须注意一点，由于助焊剂中含有较多的易燃性溶剂，喷雾时散发的蒸气存在一定的危险性，因此使用喷雾涂覆工艺时，需具有良好的排风设施和必要的灭火器具。
2．预热
涂敷助焊剂后，焊接件进入预热工序，通过预热挥发掉助焊剂中的溶剂，增强助焊剂的活性，在采用免清洗助焊剂后预热温度应控制多少最为恰当呢？
实践证明，采用免清洗助焊剂后，若仍按传统的预热温度（100＋10oC）来控制，则有可能产生不良的焊接效果。其主要原因是：免清洗助焊剂是一种低固态含量、无卤素的助焊剂，其活性一般较弱，而且它的活性剂在低温下几乎不能起到消除金属氧化物的作用，随着预热温度的升高，助焊剂逐渐开始激活，当温度达到100 oC时活性物质才被释放出来与金属氧化物迅速反应。另外，免清洗助焊剂的溶剂含量相当高（约97%）。若预热温度不足，溶剂就不能充分挥发，当焊件进入锡槽后，由于溶剂的急剧挥发，会使焊料飞溅形成焊料球和不良焊点。因此，免清洗工艺中控制好预热温度是重要的环节，通常要求控制在传统要求的上限：100～110 oC。
3．焊接
由于严格控制了助焊剂的固态含量和腐蚀性，其助焊性能必然受到限制。要获得良好的焊接质量，必须对焊接设备提出新的要求－具有惰性气体保护功能。关于在惰性气体的氛围下焊接前面已有介绍。在惰性气体的氛围下焊接可有效地弥补免清洗助焊剂的弱点和焊料残渣对板面的污染。
除了采取上述措施外，免清洗工艺还要求更严格地控制焊接过程的各项工艺参数，主要包括焊接温度、焊接时间、波峰高度和传送角度等。应根据所使用的不同类型的免洗助焊剂调整好波峰焊接设备的各项工艺参数，才能获得满意的焊接效果。
另外，要形成高质量的焊点，焊料的成分也是需要控制的因素之一，要求选用锡铅比为Sn63%、Pb37%的共晶焊料，对焊料要定期取样分析，确保合金成分和杂质含量符合标准。
总之，免清洗技术涉及到材料采购、基板设计、过程控制、焊接设备、焊后检测和工人培训等一系列因素的设计和优化，只有各种因素配合得当才能取得满意的免清洗焊接效果。
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实施免清洗技术是一项系统工程。在电子装联工艺中，免清洗技术是今后发展的方向，是淘汰ODS的有效途径之一，该技术的大力推广和应用，将会推动我国尽早淘汰ODS的进程，从而提高企业的经济效益并保护了地球环境，其意义是极其深远的。
6.2.4 无挥发有机化合物焊接
1．什么是VOC Free焊料
在免清洗技术中，采用了低固态含量和不含卤素的助焊剂，从而免除了溶剂清洗，实现了淘汰ODS物质的目的，但是，还未从根本上解决环境污染问题。由于在免清洗助焊剂中大量存在的溶剂均是以醇类、酯类等挥发性有机化合物（VOC），以VOC作为主溶剂的助焊剂在常温下很容易蒸发产生烟雾，这种混在空气中的烟雾对人的呼吸道有不良影响，因此，国外许多地区为了净化空气已控制使用VOC，如1990年美国环境保护部已制定了“空气清洁法令”限制易挥发有机化合物的使用量。可以预见，在不久的将来继美国和经济发达国家环保部门之后，其他各国政府也会提出对VOC污染环境的对策并限制VOC的使用。
国外不少生产电子产品的公司在20世纪90年代初期就开始从事挥发有机化合物助焊剂的研究，产品已投放市场，这种无VOC的助焊剂通常称为VOC Free焊剂。这类焊剂是以去离子水为主溶剂，加入活性剂、发泡剂、接触剂、防菌剂和非VOC溶剂等，按一定配比组成的，这种助焊剂在使用过程中不会产生对环境的污染，由于水的浑发性小，组分稳定性好，酸值比较稳定，可以不加稀释剂单组分使用，所以控制管理比较方便。
在免清洗工艺中，用VOC Free焊剂的免清洗效果更好，主要表现在使用焊剂量可减少，在印制电路板上残留物更少，经离子污染度测试证明，VOC Free焊剂的离子污染度小于 2μg /cm2。
2．VOC Free焊剂的使用
VOC Free焊剂是一种新型材料，在使用前须注意下列问题：
（1）VOC Free主溶剂是水，它的热容量大，挥发慢，要求焊接设备有充分的预热条件，否则在焊接时会产生焊料飞溅。
（2）水的凝固点是0 oC，而VOC溶剂的凝固点约为－90 oC，所以VOC Free焊剂的运输、储存和使用时的温度不能太低。
（3）VOC Free焊剂及其蒸气可能会造成焊剂管路、发泡部分或喷雾头以及波峰焊其他构件的锈蚀及微生物生长。
社会在前进，对新工艺的探索是永无止境的，在免清洗焊接、VOC Free焊接的新工艺研究及推广向纵深发展的同时，人们又在进一步寻求无助焊剂焊接工艺，因为只有彻底免除助焊剂才能完全解决焊后残留物污染的问题，所以这项技术是当前波峰焊焊接工艺的主攻课题之一。目前这种无焊剂焊接技术在国外已研制成功，如等离子轰击法、超声波法、蚁酸法等，免焊剂波峰焊设备在欧洲已有使用，国内目前尚未采用该项工艺技术。
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