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在世界“绿色制造”和“无铅化”的浪潮中,课题组研究的Sn-2.5Bi-1Zn-0.3Ag(重量百分比,后同)焊料合金的性能已经非常优越,但相比传统Sn-Pb焊料,其熔点仍相对较高,而且Bi的偏析使合金脆性也有所增大,为了弥补这些不足,本文加入In作为第五组元,形成了Sn-Bi-In-Zn-Ag无铅焊料体系。首先对缓慢冷却焊料的组织结构进行了分析,阐述了强化机理;然后,对Sn-Bi-In-Zn-Ag/Cu焊点内部和界面处金属间化合物的生长过程进行了系统研究,并阐述了In含量对焊点组织的影响;最后,通过高温时效模拟工作环境,得到焊点内部和界面金属间化合物在时效过程中的演化过程。在缓慢冷却条件下,Sn-2.5Bi-xIn-1Zn-0.3Ag(x=0、0.7、1.4、2.1和2.8)焊料合金的组织主要是由分布在β-Sn基体上的AgZn3(Ag(Zn3-3x,Inx/3))相、富Bi相和富Zn相组成。In组元会通过增大Bi在Sn基体中的溶解度,减小Zn在基体中的溶解度而影响焊料组织和性能。Sn-2.5Bi-xIn-1Zn-0.3Ag/Cu界面都出现了分层现象,靠近基板的一层均为Cu6Sn5金属间化合物层,在Sn-2.5Bi-1Zn-0.3Ag/Cu界面处,另外一层为CuZn层,由于In对Zn在基体中溶解的影响,In加入后CuZn层转变为Cu5Zn8层,并且随着In含量增加,Cu5Zn8层厚度逐渐增加。Sn-2.5Bi-xIn-1Zn-0.3Ag/Cu焊点界面的形成主要经历了富Zn区形成,Cu5Zn8层形成,Cu6Sn5层形成三个阶段。时效过程为原子扩散提供了足够的时间和温度,导致局部区域的各原子浓度和比例不断变化,而引起组织和结构的变化。时效过程中,界面结构转变过程为Cu5Zn8+Cu6Sn5两层到Cu6Sn5一层,再到Cu6Sn5+Cu3Sn两层结构。同时焊点内部也发生了由Ag3(Sn,In)相到Ag(Zn3-3x,Inx/3)相的转变,以及Cu6Sn5相到Cu5Zn8相再到CuZn相的转变。