电子组装行业的整个历史，最简单的事实就是，焊锡，尤其是锡铅焊锡，实际上一直是大多数电子组装的支柱。电子行业的巨大成功归功于一种共晶系焊锡合金，其成份是63％的锡和37％的铅。共晶系合金的特殊之处在于合金中的各个成分都在相同的温度呈液相和固相，这就是大自然的古怪迷人之处。此外，在这种特殊的锡铅合金中，共晶温度较低，为183C。多塑料材料在短时间里能够承受这个比较高的温度，即使材料熔融温度不到80℃，只要有良好的夹具、金属箔相当薄、工艺速度相当足够快，也可以成功地焊接这样的材料。

    在电子行业，共晶锡铅焊锡成功地使用了六十多年。

    几十年来，用铅锡焊锡可能制作了数百万亿个焊点。用锡铅焊锡制造的产品确立了可靠性的标准，把电子行业推进到目前的水平。随着组装技术从手工劳动和人工组装过渡到自动装入元件，从单调乏味的手工焊接转向对大量元件进行波峰焊焊接，在电子组装行业的前几十年里，以焊接为主的组装工艺的生产率明显地提高了。随着电子元件从插装转演变为表面贴装器件，电子组装行业再次突飞猛进。

    在这个过渡中，有很多惨痛教训。例如，在这条发展道路上，电子行业认识到，在组装期间和组装之后基板和元件之间热膨胀系数（CTE）存存失配，解决这个问题是十分重要的。电子组装行业在问题面前没有屈服，通过良好的科学方法、工程实践和工艺控制，解决了这个问题，在困境中前进，学会了怎样通过元件上可以适应基板变化的引脚、BGA 有足够的高度，而使用的材料能够更好地配合基板的温度系数，解决了温度系数不匹配的问题。

    随着组装行业从插孔技术转向表面贴装技术，使用自动化元件安装及焊接工艺，生产率明显得到提高，但在这一过程有许多痛苦的教训。随着转到表面组装技术，原始设备制造商（ OEM）的业务和制造策略有了根本的改变。表面组装设备的资本成本很高，挑战也很大，在一般情况下，许多原始设备制造商放弃这些产品的制造和组装，使用新兴的EMS 行业。因此这些EMS 实际上成为新的OEM，但他们是按合同干，在产品的早期设计方面做的很少。不过，他们十分了解电子组装工艺，随着经验增加，电子制成品的组装成品率提高，很好地掌握了表面组装技术。为了跟上集成电路在密度上的发展，元件的引脚数目增加，元件尺寸缩小到接近微观尺度，I/ O 引脚增加到数以千计。对于只有几个I / O和芯片尺寸相当大的器件，例如存储器，研制出一种新型IC 封装，它的大小接近IC 芯片的尺寸，称为芯片级和晶圆级封装。但是，人的本性在这里又给我们上了一课。我们知道，例如，有人想挑战0.5毫米以下的元件引脚间距，但是，无论从组装工艺的成品率，还是清洗元件下面的助焊剂残渣，都是一个问题。我们还知道，硅材料可能成为制造这种器件的主要材料，把这些器件做成CTE 匹配的产品需要新的方法，必须在芯片和焊点之间引入缓冲层来保护焊点。此外，我们还引入了底部填充技术，这是一种用来保护精细焊点的工艺，它允许芯片和（或者）封装存在局部弯曲。

    今天的电子组装工艺就象一场复杂的、编排得很好、由许多舞步组成的芭蕾舞，所有舞步都必须精确地完成，才能进行成功。以下是典型的表面组装工艺需要完成的“舞步”。首先是PCB 和各种元件的购买，这些是元件中使用的物料。在这个购买过程中，有一个步骤是验证元件是否符合RoHS 标准，有没有包含欧盟（EU）所关注的材料。有几种检验工艺是检验电路板和元件的可焊性问题。此外，还必须保证PCB 能够承受无铅焊接工艺的较高温度，在焊接时，它的性能不会下降太多。在生产车间，需要知道组件对湿度的敏感性，这样才能对车间里的元件妥善地进行监控，并且烘烤元件，防止元件在高温焊接时出现“爆米花”的现象。然后把要使用的元件配齐，按照组装生产线上使用的各种贴片机的需要，装入料盒和料卷。在做这些工作的同时，需要设计和购买非常重要的模板。模板决定了焊膏的涂布位置，如果模板没有妥善设计、没有正确地使用，焊点可能出现短路或者开路。如果I/ O 的间距小于0.5 毫米，要格外小心。

    在用模板把锡膏印到板上后，往往要进行检查，评估焊膏印刷工艺的质量，检查膏的高度，有没有漏印或者焊膏是否足够，焊膏不足可能导致不良焊点。接下来，把元件放置到板上。在一些情况中，涂敷胶水，在组装工艺进行期间把元件固定在它的位置上。为了确保没有元件缺失，在元件进入再流焊之前，进行检查。由于每一个设计都是独特的，具有不同的热质量，往往需要制定适当的再流焊温度曲线。温度曲线建立后，元件就可以送到高温再流焊炉，形成极为重要的焊点。现在许多元件是双面贴装的，板的另一面要用另一组夹具固定，重复第一面的焊接工艺，而且，由于热质量增大了，很可能需要建立一条新的再流焊温度曲线。经常有这样的情况，元件不能承受无铅焊接所需要的高温，有一些元件的形状又很特别，可能是需要手工组装。下一步是清洗，把元件表面和SMT 元件下面的助焊剂清除掉。有些元件很矮小，因此彻底清洗具有挑战性。由于这方面的考虑，可能需要进行洁净度测试，来保证清洗工艺的有效性。对于面积阵列引脚，焊点是看不见的，可以用x 光检查来保证已焊接的元件没有短路、开路、焊点中没有空洞或者缺焊。还有，有些缺陷，例如 " 枕窝现象" ，检查时很难看到，所以必须细心。现在经知道并且认识到，对于相当大而且与板之间的间隙小的面积阵列器件，四个角上的I /O 引脚在热循环过程中很容易出现故障，需要用底部填充工艺来保护容易损坏的元件。

    组装工艺中的最后一个步是进行一些电气测试。在许多情况下，这是简单地测试一下焊点是否接通。就在电子封装行业刚刚开始考虑利用第三维在较小空间中增加功能之际，欧盟善意地迫使电子行业前进，但却不必要地规定电子器件的焊锡中要去掉元素铅。这是根据RoHS 法规推行的。强制性的无铅转换把一个巨大的负担强加给全球电子行业，无铅转换将使这个行业花费数十亿美元（50 亿到100 亿美元，按不同方法估计），但是对环境并没有带来好处。

    事实上，根据美国环保署的研究，无铅的最终结果是导致环境恶化。有人认为，由于无铅，世界会更安全，却没有人拿出任何科学数据来证明这个令人动情的说法。许多人认为，立法更好是针对电子废物倾销这种冷漠无情的“生意”，因为不存在其它的流行病学证据，可以证明电子产品用的焊锡中的铅曾经给人类带来危害。铅主要是在汽油和油漆中，但是在大多数发达国家，含铅汽油和含铅油漆在几年前就已经禁止使用了。

    这就是说，我们必须承认，已经出现肆无忌惮、不经事先检查批准，把电子废物运到贫穷国家，由没有经验、不合格的劳工拆解这些电子废物的情况，这种生意中的可怕剥削类似于工业革命初期的黑暗时代，不过，话说回来，这些工作给贫穷国家的劳工赚钱养活家人的机会。 目前，电子行业中出现这样的的声音，有人认为，也许无铅焊接真正的最大好处是落在保护贫困人群的那些人身上，他们发现可以通过处理电子废物来维持生活，而这些电子废物是非法倾销给他们的，电子废物很可能是这样处理的，但是，无论是人类的历史，还是工业的发展历史都充斥这种损人利己的行为。把这些事实摆出来并不是为了说明是正当的，提出这些事实也不意味着容忍这类非法活动，但它是一个简单经济学在起作用的例子。幸运的是，当人们学习如何正确地回收利用电子产品以提取它们内在剩余价值时，有人正在通过另一种经济模式来处理这个问题。含铅电子焊锡中的铅对个人或者一些人造成的任何危害，可能是无管制的电子废物贩运中肆无忌惮、损人利己的商业行为造成的结果。从来没有堆填，或者妥善回收电子焊锡的铅造成危害的记录。

    因此，在过去的几年里，人们在制造无铅焊锡上付出了巨大努力，但是，可惜的是，他们的努力证明，无铅焊锡可能永远不会像锡铅焊锡那样可靠，至少有部分性能不如锡铅焊锡可靠，困扰他们的问题是高锡合金可能会形成锡晶须，这是军用电子产品开发商一直非常关注的问题。虽然军用电子产品是RoHS 豁免的，但是军方现在也左右为难。这是因为，在早期为降低成本所作的努力，而且在那时消费电子器件正变得越来越可靠，军方选择转向商业现货（COTS）硬件，同时，军方作为电子元件的用户，是小用户，他们的供应商已经转到无铅表面处理，为了减少生长锡须的风险，无铅表面层必须去掉，改用铅锡焊锡。这样做的结果是，一些电子元件，例如BGA，装上无铅锡球时，经过第一次高温，无铅锡球都被去掉时，经过第二次高温，装上锡铅焊锡球时，经历第三个热循环，这些电子元件焊接到电路板上后，经历第四次热循环。如果电路板需要双面组装，可能还需要其它的热循环。由于长期可靠性和热处理次数成反比关系，这样处理的早期故障风险是真实存在的，因此，在努力减轻锡须时，出现了另一个问题。这个工艺和经典工艺是对立的，它制造的产品需要可靠性。此外，在讲到成本时，锡含量高的无铅合金中通常包含次贵金属，如合金中的银以及铟。这不利于电子产品降低成本，它们永远都不会像铅锡焊锡那样便宜，不过，这种焊锡的回收价值倒是提高了。

    对于通用的无铅合金，人们关注的一些问题在于，处理这些无铅合金的温度高了40℃或者更高。在这样的温度下，大多数基板使用有机材料开始分解。新的层压板标准认可并考虑这一事实，目前的新标准提供Td 值。事实上，它表示层压板材料在这个温度时的重量减少5％。在电子组装技术的历史中，以前从未考虑这样的术语。无铅焊锡还带动了对具有较高玻璃转变温度（Tg）材料的需求。此外，还有一个问题，就是在温度高40℃的较高温度下，材料中的水蒸气压力是原来的两倍，使产品对潮湿更加敏感，焊接时更容易出现爆米花现象。正是由于这个原因，IC 封装的潮湿敏感度等级（MSL）大致提高近两个等级，结果电子元件的预烘烤和再烘烤成为更加常用的做法。还有，正如前面提到的，人们日益关注锡晶须的问题，已经有很细小的锡丝生长到12 毫米（约一英寸半）长的记录。鉴于电子元件的间距变得前所未有的细小，而无铅焊锡中的锡含量非常高，对锡晶须的关注有不容置疑的根据。

    这些仅仅是人们关注无铅焊锡的许多问题中的几个问题而已。不过，要注意的一个重要的问题是，焊锡是电子元件可靠性问题中的薄弱环节，而且，在焊接工艺一直有所改进时，人们接受返工和修理。可惜的是，返工和修理增加了成本，而不是降低成本。正是由于这些原因和其他原因，进一步的讨论明确指出，越来越多的公司正在调查了解无焊组装（SAFE）技术。焊锡的使用无疑将继续很多年，甚至几十年，它们将和使用更少材料、工艺和更少能源的技术竞争。总而言之，焊接工艺是复杂的，是制造电子元件的一种重要方法。焊接工艺的使用将持续下去，因为目前组装电子元件的基础设施都是为了它。然而，就像任何事物一样，焊接工艺也有其局限性，随着无铅焊锡的使用，焊接工艺的可靠性受到越来越多的质疑。有一种看法认为，降低可靠性并不重要，因为产品的生命周期正在缩短。这个观点似乎并没有很好地抓住组装行业日益关心的问题，即组装行业要成为一个对环境更敏感的行业，要成为一个对世界上最贫穷的消费者也是必不可少的行业。