由于含铅钎料综合性能较好、焊点结合强度高等优点，含铅钎料市场应用率较高。但基于Pb对人类身体健康的严重危害性和生态环境的巨大污染，人类不得不放弃使用含Pb钎料，转而寻找高效的无铅替代材料。因此在转型时期，研发高效的无铅替代品已经成为业内紧迫的要求之一[6]。

在研究人员的辛勤探索下，当下一些可靠的无铅替代钎料已经被找到。其中包括二元、三元和部分四元的钎料合金。这些钎料合金是以金属Sn为主体，在其中添加Ag、Zn、Cu、Bi、In和Sb等合金元素熔炼而成的。

在工业生产中，Sn-Ag系钎料已广泛使用于波峰焊和时效焊。在耐高温性能较好的产品焊接时，其二元共晶成分Sn-3.5Ag（共晶温度221℃）已应用于工业生产。但因为Sn-Ag系钎料的熔点较高而且Ag是贵金属，所以限制了Sn-Ag系钎料在电子行业中的发展应用。相较于传统的Sn-Pb钎料，Sn-Ag二元合金熔点较高而且润湿铺展性较差。往常的改进方法是在Sn-Ag合金中加入第三组元乃至第四组元，以此来降低钎料的熔点，从而提高合金在母材表面的润湿性。在Sn-Pb合金中，Sn和Pb在某种程度上能彼此固溶，但是Ag在Sn中几乎不能固溶。即合金的组织主要为细小的Ag3Sn相和不含Ag的纯β-Sn相。钎料合金以金属Sn为主体，加入Ag后在合金内部形成的细小的Ag3Sn晶粒可以显著提高合金的抗拉强度。当合金中Ag的加入量从零开始不断增加，钎料的0.2%的屈服强度和极限抗拉强度也有一定程度的提高。加入1~2%的Ag后，合金的极限抗拉强度能达到甚至超过Sn-37Pb。当Ag的含量达到3%以上时，合金的极限抗拉强度显著提高。但Ag的含量不能超过3.5%，若Ag的含量过量（过共晶），合金的极限抗拉强度不但不升高反而降低。这是因为在钎料基体中添加过量的Ag后，基体与Sn反应生成了板条状的Ag3Sn初晶。这种粗大的Ag3Sn金属间化合物不但降低了合金的极限抗拉强度，而且对焊点的抗疲劳性和抗冲击性也产生了一定影响。即在研发新型Sn-Ag系钎料时要严格控制合金中Ag的加入量，防止在钎料基体中形成过多的粗大Ag3Sn初晶。

Sn-Zn共晶钎料熔点与Sn-Pb共晶焊锡的熔点最为接近，且机械性能良好，价格低廉，因此实用率在不断增加。此种合金既不形成化合物，合金元素彼此也不固溶。虽然Zn会结晶成比较大的板状，但是因为不会像Bi那样脆，不会使机械性能明显劣化。因为Zn比较容易氧化，曾经有一段时间认为不能在大气中进行钎焊，但是通过添加Bi，以及焊锡膏的逐渐改善，目前即使在大气中也能进行热熔焊，氧化也不成其主要问题。Sn-Zn系合金中添加Bi不会形成特别的金属间化合物。然而与其他合金相同，Bi使熔化温度（液相线温度）降低，同时使合金变硬，不应该添加过多。现在一般添加3%Bi，但是正在努力进一步减少Bi含量。添加Bi使共晶点向低Zn侧迁移，这与Sn-Ag系相类似。

根据Sn-Cu二元相图可知，其相图与Sn-Ag相图相似，在靠近Cu一边形成了很多金属间化合物，比较复杂。但如果仅看Sn侧可知，其余共晶合金相似，可以看做Sn-Cu6Sn5的二元合金。共晶成分含0.75%Cu，共晶温度为227℃。当下，在钎料基体中加入微量的Ag、Ni、Au等合金元素是解决Sn-Cu系钎料合金微细共晶组织稳定性较差的主要方法。在钎料基体中加入0.1%的Ag，钎料的延展性就能提高50%。在钎料基体中加入合金元素Ni能有效抑制产生焊锡渣，从而提高钎料在母材表面的润湿铺展性[7]。

Sn-Bi系钎料为在Sn合金里加入Bi的焊锡。其可制备从共晶点139℃到232℃的熔化温度范围非常宽的合金。该合金不形成化合物，而且共晶形成单纯的共晶组织。Bi大量固溶在基体是该合金异于其他合金的重要特点。Sn-58Bi共晶合金已经在主板封装中应用超过了20年。而Sn-Bi系合金最主要的问题是抗冲击性能差，焊锡凝固后Bi在固体中固溶度降低而析出微细的板状Bi晶粒。但有意思的是很久之前，Sn-Bi共晶合金作为超塑性合金被广而知晓。Sn-Bi合金在实际应用时易出现一些问题，比如需要熔点190℃附近的焊锡，从相图上可知，其固液共存温度非常宽，固液共存领域宽的影响表现在凝固偏析，且在80℃时稳定Sn-Bi的合金组织，在温度超过140℃后，Bi异常粗化，脆性增大。并且，Sn-Bi合金与Pb的匹配性很差，耐热性也较差[8]。