無鉛選擇：錫/銀/銅/鉍系統
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最佳化學成分
在錫/銀/銅/鉍系統中的三個元素都會影響所得合金的熔點1,2。目標是要減少所要求的回流溫度；找出在這個四元系統中每個元素的最佳配劑，同時將機械性能維持在所希望的水平上，這是難以致信的復雜追求，也是科學上吸引人的地方。
以下是在實際配劑范圍內一些有趣的發現(所有配劑都以重量百分比表示)：
熔化溫度隨著銅的增加而下降，在0.5%時達到最小。超過0.5%的銅，熔化溫度幾乎保持不變。
類型地，當增加銀時熔化溫度下降，在大約3.0%時達到最小。當銀從3.0%增加到4.7%時合金熔化溫度的減少可以忽略。
鉍對進一步減少熔化溫度起主要作用。可是，可加入的鉍的量是有限的，因為它對疲勞壽命和塑性有非常大的破壞作用。適當的鉍的量大約為3~3.5%。
美國專利 5,520,752 透露了一種從錫/銀/鉍/銅所選的無鉛合金：在重量上，大約86~97%的錫、大約0.3~4.5%的銀、大約0~9.3%的銦、大約0~4.8%的鉍和大約0~5%的銅。3
在3.0~3.1%的鉍和3.0~3.4%的銀、0.5%的銅時，最有效地增加疲勞壽命。再增加任何銅都不會影響疲勞壽命。
當鉍保持在3~3.1%和銅在0.5~2%時，3.1%的銀是達到最大疲勞壽命的最有效的配劑。
在系統化設計出來的化學成分之中，顯示所希望性能的最好平衡，即，熔化溫度、強度、塑性和疲勞壽命。
基本的特性與現象
基于Sn/Ag與Sn/Cu的二元相圖，銀與錫之間的相互作用形成一種Ag3Sn的金屬間化合物，而銅與錫反應形成Cu6Sn5的金屬間化合物。對錫/鉍相互作用，預料鉍原子作為替代原子進入晶格位置達1.0%；超過1.0%之后，鉍原子作為獨立的第二相沉淀出來。
鉍的角色是非常“有力的”2。人們認為，鉍的沉淀 - 強化機制通常遵循Mott和Nabbaro應力場理論1,2，因為所測得的合金強度與鉍的沉淀體積分數成比例關系。這說明鉍沉淀物的強化作用主要來自長期內部應力。
93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu可能具有最細的微結構特征尺寸，這解釋了它的高疲勞壽命和塑性。銀含量高于大約3%預料會增加Ag3Sn顆粒的體積分數，結果強度更高但塑性和疲勞壽命更低。所觀察到的高含銀量的較低疲勞壽命與較大的Ag3Sn顆粒有關，它使Ag3Sn顆粒體積分數更高。據推測，在含有3~3.4%的銀和3~3.1%的鉍的錫/銀/銅/鉍系統中，0.5%的銅最有效地產生適量的、具有最細的微結構尺寸的Cu6Sn5顆粒，因此得到高的疲勞壽命、強度和塑性。
與63Sn/37Pb的比較
最佳的化學成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供較高的強度，以及比Sn63/Pb37高出大約200%的疲勞壽命。
與96.5Sn/3.5Ag的比較
93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu具有209
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