焊料是一种奇妙的材料，用于在相对较低的温度下将金属零件连接在一起。据研究，锡大约在4000年前被发现，早用作连接金属的焊料(主要用于装饰和一些简单的工具)。随着工业文明的不断发展，基础金属和简单合金越来越实用，焊料广泛应用于水管连接、汽车散热器密封和彩色玻璃制造等领域。然而，在上个世纪的大部分时间里，它的主要功能是连接电气和电子元件，从简单的连接导线到先进的芯片和芯片封装。

对于其在电子产品中的大部分应用，选用的焊料合金为锡铅，包括Sn60/Pb40合金或Sn63/Pb37锡铅共晶合金。这两种合金是行业的主力军，它们的可加工性和可靠性得到了认可，直到2006年欧盟以环保为由强制推行无铅焊料。但其转型的实施过程考虑不周全，导致执行力差。

无铅焊料解决方案供应商虽然声称技术成熟，但实际效果并不好。在推出第一批高温SAC无铅合金后，行业迅速发现生产线和产品的脆弱性。到目前为止，该行业已经花费了1000多亿美元来寻找经过实验测试后能够可靠替代锡铅合金的产品。

可悲的是，当实施无铅转换时，公众对人类健康风险的理由可能被夸大了。东南亚确实有一部分人因为电子焊料含铅而受害，但源头是投机者的卑劣行为，他们倾倒电子垃圾，不给当地人提供培训和安全工具。简而言之，无铅转化有点大惊小怪——电子产品焊料中的铅仅占全年铅消耗总量的0.5%。

在这种环境下，Occam工艺应运而生。简单来说，就是提出了在生产电子元器件的过程中不使用焊料的方法。14世纪修士、哲学家和逻辑学家的名言很有启发性——“如无必要，勿增实体”。

从那以后，人们分享了许多不用焊料制造电子组件的方法，基本思想是使元器件的端子朝上，构建电路层，完成元器件的无焊料组装。焊料行业的一些人(但不是所有人)对这个概念感到惊讶，他们显然对不需要焊料并减少了收入的解决方案不感兴趣。

由于不需要焊接，使用铝作为基板是可行的，并且可以用聚合物代替电泳涂层的阳极氧化步骤也是可选的。两者都能提供均匀的表面涂层。注：作为金属，铝的尺寸稳定性是高度可测的，其热膨胀系数与铜的热膨胀系数接近，是一种优良的导热体。

无铅产品推出已经12年了，无铅焊料的完美解决方案并不完美。2003年，国家标准与技术研究所(NIST)和科罗拉多矿业学院联合发布了《新无铅焊料焊料特性数据库》，鉴定和分析了大约50种不同的无铅合金，但是在大量推荐或使用的无铅焊料合金中没有发现可靠的无铅焊料。此外，回流焊和焊膏中使用了无数种不同的助焊剂(清洁助焊剂和免洗助焊剂)，显然，对于流程开发人员来说，缩小到单一解决方案是一项艰巨的任务。到目前为止，行业内还没有完美的解决方案。有鉴于此，本研究认为，如果焊料可以被绕开，那么在性能和可靠性方面，它将在简化设计、降低成本、方面获得显著优势。以下是对这四个方面的简要论述。

设计简化

先进的电子产品设计一般采用可用的芯片，通常只有一定的功能，为了使芯片发挥作用，所有的东西都必须连接，所有的端子都必须接触并附着到载板的导体金属图案上。此外，未使用的端子将浪费基板表面并成为布线障碍。当前模式的结果之一是通过许多不同的封装模式、形状、高度、引线间距和端子表面涂层来选择封装功能，这些选择(除了高度)通常是比较困难的，因为设计师和设计软件都试图找到可能的最佳布线方案，然后在前期处理和解决不可避免影响信号完整性的电气和电子问题。

Occam概念提出，组件上的所有器件都有一个共同的基本引线间距，可以根据需要减小引线间距以实现目标。包括从分立器件到CPU。这种简单的规格可以大大缓解布线问题，大大减少重新设计、布线层的次数和元器件的整体尺寸。两种设计方法使用相同数量的组件。在后一种设计方法中，所有元器件之间的距离为0.5毫米。

在电子产品制造的早期，几乎所有元件的引线间距都是0.1英寸，因此基于网格的布线很普遍。然而，对于连续几代的元器件端子，表面贴装技术遵循“80%法则”，从而失去了以往设计师所享有的优势。如果他们选择基本的网格间距来代替，并减少网格来实现目标，今天的所有设计都会更简单。

关于这个话题，未来的文章会有更多的讨论，包括基于网格的布线和基于形状的布线的讨论。所有信息应提供对优势的基本知识和理解。

成本

成本分析需要考虑许多因素。主要因素是材料和人工，但有很多隐性因素会导致成本增加(检查、测试、返工修理、机器维护等)。当制造过程中消除焊料时，与之相关的各种工艺步骤将被省略，消耗品、工具和夹具也将被取消。根据物料清单（BOM）的不同，成本节约可能达到5%~35%，甚至更高。

不使用焊料时，不需要使用PCB。随着选项列表的大幅扩展，所需的材料可能会更便宜，性能可能会更高，组件可能会做得更小，所需的层数也更少。如果客观思考，考虑潜在范围，可以节省大量能源、人工等。

性能

衡量绩效的方法有很多。潜在的性能改进源于一些有助于降低成本的相同因素。已经投入数百万美元来制造能够承受无铅焊接相关高温的材料。当不需要高温时，潜在可用材料的清单将显著扩大。

提高电子产品性能的一种方法是将元件放置得彼此更靠近或者不使用焊料，大多数电子组装指南对元器件的放置都有严格的规定，以确保组装后可以更有效地清洁组件，并在组装过程无法承受高温时为拆卸和更换元器件留出空间。不使用焊料时，元器件可以放得更近。因此，可以大大减少信号传输时间，从而可以减少在组件上传输信号所需的能量。

顺便说一句，在高引脚数的BGA上可以看到数百个I/O，其中高达80%专用于电源和接地，有助于将芯片信号从一端传输到另一端。此外，还有与设计效率和操作相关的潜在优势。当你完全熟悉这个概念时，你会获得许多优势。