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在微电子封装工业中，钎焊技术为电子器件提供了必不可少的导电、导热和机械连接。焊料的焊接性能直接决定着焊点的可靠性，进而影响整个电子设备的服役寿命。近年来，环境保护和电子器件尺寸微型化的需求推动了无铅焊料的发展。随着纳米技术的发展与应用，在无铅焊料合金中添加异相纳米粒子制备复合焊料以提高焊料的性能成为研究热点。本文以极具应用前景的Sn30Bi0.5Cu、Sn8Zn1Bi和Sn3Ag0.5Cu无铅焊料为基体，分别添加不同质量分数的Ag、ZrO2纳米粒子和具有纳米结构的多面齐聚倍半硅氧烷颗粒（polyhedral oligomeric silsesquioxane，POSS分子）制备纳米复合无铅焊料。研究了纳米复合焊料与Cu板焊接后其焊接接头的微观组织演变，时效过程中界面处金属间化合物的生长规律及纳米微粒的添加对复合焊料硬度的影响机制。全文主要内容和结论如下： 通过对SnBiCu-xAg/Cu（x=1，2和5）复合焊料焊接接头的微观组织演变的研究发现：Ag3Sn相微粒对富Bi相的吸附作用抑制了Bi晶粒的生长，并使其均匀分布在复合焊料合金基体中。SnBiCu-xAg/Cu焊接接头处金属间化合物Cu6Sn5层的生长受到抑制，这是因为Ag3Sn相微粒对Cu6Sn5层具有吸附作用。然而，Ag3Sn相微粒的团聚削弱了其吸附作用，从而促进了富Bi相晶粒和Cu6Sn5层的生长。 通过高温时效处理SnBiCu-xAg/Cu焊接接头，探讨了复合焊料界面处金属间化合物的生长规律。复合焊料界面处金属间化合物的球化和厚度变化受Ag3Sn相微粒对富Bi相和Cu6Sn5相吸附作用的共同影响。Ag3Sn相微粒对富Bi相晶粒的细化作用会促进金属间化合物的生长，而其在界面处Cu6Sn5相相界处的吸附会抑制金属间化合物的生长。这使得SnBiCu-2Ag/Cu界面处的金属间化合物的球化率和生长速度最低。 研究了ZrO2纳米微粒的添加对SnZnBi-xZrO2/Cu（x=0.25，0.5和1）复合焊料焊接接头微观组织及焊料合金基体显微硬度的影响。研究发现：SnZnBi-xZrO2焊料合金基体中生成了细化的富Zn相，其弥散强化作用增加了复合焊料的显微硬度。ZrO2纳米微粒在界面处的吸附减小了金属间化合物的长大驱动力从而抑制了金属间化合物的生长。此外，ZrO2纳米微粒对富Zn相的细化作用会阻止其在界面处聚集反应生成Cu5Zn8相，从而促进了Cu6Sn5相的生长。 通过对POSS分子的添加对SnAgCu-xPOSS（x=1，3和5）复合焊料合金基体微观组织和显微硬度的影响的研究发现：POSS分子对复合焊料显微硬度的增强作用主要是通过提高焊料合金基体中SnAgCu共晶体的硬度来实现的。这是因为POSS分子通过其自身的弥散强化作用和对Ag3Sn金属间化合物的细化作用来提高SnAgCu共晶体的硬度。此外，在SnAgCu-5POSS复合焊料合金中，由于POSS分子的团聚形成的粗大板条状组织会降低焊料的显微硬度。