Metallurgiai okokból a fejlesztők igyekszenek ún. eutektikus ötvözeteket alkalmazni. Ilyenek: Sn-0.7Cu (227 °C), Sn-3.5Ag (221 °C), Sn-4Ag-0.5Cu (217 °C). Az ólommentes forrasztásnál azonban a legnagyobb kihívást a forrasztás hőmérsékletének csökkentése jelenti. Ezért megjelentek az eutektikushoz közeli ötvözetek.
Az egyik ilyen az általánosan használt Sn-3.5Ag-0.5Cu (217/221 °C): SAC305, Indalloy 256, SN97C. Japánban elterjedten használt ötvözet, amelyet idővel a japán cégeknek bedolgozó európai cégek is alkalmaztak. A JEITA (Japan Electronics and Information Technology Industries Association) ajánlása alapján elterjedten alkalmazzák SnCu-ötvözet kiváltására hullámforrasztás esetén, illetve SnAg és SnZnBi-ötvözetek kiváltására reflow-forrasztás esetén. Mindezen kívül szelektív és mártóforrasztásnál is jól használható ötvözetről van szó. A nagy keresletre való tekintettel számos európai és távol-keleti gyártó is ezt az ötvözetet alkalmazta a termékei előállításánál, azonban - mint ahogy azt a diagram is mutatja - a 2009-ben elszabadult tőzsdei ezüstárak az ötvözet jelentős drágulását vonták maguk után. Ezt a drágulást a nehéz gazdaságpolitikai és kemény versenyhelyzetben lévő, kommersz elektronikát gyártó cégek már nem tudták beépíteni áraikba. Felmerül az igény egy, a SAC305 ötvözetet felváltó olcsóbb, de vele közel azonos minőségű ötvözet alkalmazása iránt. A fejlesztési irány az alacsonyabb ezüsttartalom felé mutat. Az ezüsttartalmat csökkentve azonban drasztikusan nő az olvadáspont, és veszélyesen megközelíti az alkatrészek tűrőképességét jelentő 250 °C-ot. Az ezüsttartalom csökkentésével egy időben tehát egyéb ötvözőket kellett behozni. A csökkentés másik hátrányos eredménye, hogy a forrasztás minősége is jelentősen romlik. Ennek a kedvezőtlen tulajdonságnak a kompenzálása újabb követelményeket jelent az ötvözőkkel szemben. Az anyagok tulajdonságainak vizsgálata alapján az antimon, az indium, a bizmut és a cink jöhet szóba ötvözőként.
Optimális ólommentes forraszanyag
A ciklusos fárasztási vizsgálatok alapján az optimális forraszanyag az Sn-0.7Cu-ötvözet lenne, amely viszonylag olcsó, hiszen nem tartalmaz ezüstöt. Rossz nedvesítési tulajdonsága miatt azonban agresszív folyasztószert igényel, valamint túl magas az olvadáspontja. Összesen mintegy 20 ... 25 °C-os ablak áll csak rendelkezésre az ömledék hőmérsékletének beállítására, amely a gyártás során kritikus lehet. Bármerre történő eltérés következménye selejt lehet.
Minimális ezüst és az említett anyagok mikroötvözőként történő adagolásával létrehozták az Sn-0.7Cu-0.3Ag (SACX0307, SCA, SAC, SnAgCu) ötvözetet, amely kedvező árú alternatívája lehet a SAC305 ötvözetnek az elektronikai ipar kommersz elektronikai termékeket gyártó területén. Az ezüsttartalom jelentősen javítja a forraszanyag elektromos tulajdonságait, és kedvezően befolyásolja az olvadáspont alakulását.
A jövő
A metallurgiai oldalról erősen behatárolt fejlesztési lehetőségek miatt egyre több gyártó választja az olcsó és ezáltal versenyképes ötvözetet, és ezek kedvezőtlen tulajdonságait a folyasztószerek intenzív fejlesztésével igyekeznek kompenzálni.
D.R. Frear, J.W. Jang, J.K. Lin, and C. Zhang: Pb-Free Solders for Flip-Chip Interconnects
Kitco Silver: HistoricalSilver Data and Charts
BALVER ZINN: Tecnical Data Sheet Solder SCA and SC
National Institute of Standards and Technology: Sn-Ag-Cu Properties and Creep Data
Cookson Electronics: ALPHA SACX Plus 0307 Technical Bulletin
