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铅污染
在无铅焊接中发生铅污染的主要原因是目前的无铅工艺中锡膏用的是无铅锡膏，而大部分元器件用的是Sn／Pb合金的。换句话说，锡膏使用无铅合金并不意味着元器件镀层及线路板也同时停止使用锡／铅合金。实际上，线路板、元器件及返修工艺实现完全的无铅化还需要几年的时间。不幸的是，在过去的几年里人们认为无铅合金存在少量的铅杂质是可以接受的。其逻辑是锡和铅与无铅合金中都是可以共熔的。然而，有一个问题大家没有注意到，那就是实际上在结晶过程中，铅不是与无铅合金形成共晶体，而是析出沉淀在焊点的表面。因此，当同时使用无铅锡膏与锡／铅元器件的时候，焊点很容易形成空洞。含铋系列合金也会发生类似的情况，铋与铅最低在96℃时会发生二次结晶从而在焊点表面出现孔穴，这样在存在二次回流或存在其它热冲击的情况下如果使用含铋锡膏的话就会降低焊接的可靠度，当然使用Sn／Cu或Sn/Ag／CU合金的锡膏时如果在焊接过程中存在铅的话也会发生类似的可靠性问题。
铅污染的动力学原理
关于铅污染的问题，有一点是值得我们注意的，那就是在无铅锡膏的焊点中作为杂质存在的铅并不是均匀分布在整个焊点，而是集中沉积于焊点最后结晶的的部位，这有点类似于冶金工业的'区域熔炼'，这是一种可以提炼高纯度金属的方法。下面我们就大概介绍一下区域熔炼。在区域熔炼过程中，热源是从左到右横穿过铸件的，在这个过程中杂质元素会被收集在液相区并逐步富集在最后冷却点（铸件的末端），而这一端是可以去掉的（如图1）。通过这种方法可以得到纯度非常高的金属成分，因此区域熔炼也叫区域提纯。 
图一、区域熔炼示意图
与区域熔炼相类似，铅作为杂质也会富集在锡膏最后凝固的部位，而这个部位往往是元件引脚与PCB焊盘结合的中间部位，如下图二所示，因此这个部位很容易发生失效。
图二、铅富集部位示意图
在铅富集区焊点晶体的结构完全被打乱了，而且由于熔点也变的比较低，所以还会发生润湿性差的问题。图三显示的是在一个正常的回流过程中铅球熔入SN/AG焊料中的情况。从图中我们可以看到熔入量是非常大的。
 
图三 图四
图四是分散在Sn／Ag焊料中的铅析出而形成泡状物的局部放大图片，图中显示的这种分布方式在润湿过程中是非常普遍的，就跟锡膏中的水汽在焊点中的分布状况相类似。当铅开始向'泡状'聚集的时候，聚集的铅与无铅焊料中的银和铜形成一种共晶成分Sn／Pb／Ag，这种共晶体的熔点是179℃，远远低于Sn／Ag的221℃及Sn／AG/Cu的217～218℃。这种状况一般发生在冷却阶段，冷却速度越慢，这种低温泡状物生长的体积越大。基本上，这种泡状合金在回流后往往以空穴的形式存在于焊点中间，这种空穴往往会导致焊点失效。在热冲击实验中这种空穴造成的失效率是很高的(最低经过400次热循环就会失效)。
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