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在传统电子行业中，锡铅合金是一种广泛应用于微电子封装及电子产品组装的焊接材料，由于其拥有熔点低、储量丰富、性能优良、价格低廉等优点，在所有的电子焊接材料中占据着重要的地位。但是由于Pb对人类健康和环境会造成巨大的危害，已经颁布并实施的欧盟RoHS指令以及我国颁布实施的《电子信息产品生产污染防治管理办法》都已经明确禁止使用Sn-37Pb钎料（熔点为183℃）。在电子封装工业上正在使用的中温无铅钎料的典型类型有Sn-Ag(共晶成分熔点为221℃)、Sn-Cu（共晶成分熔点为227℃）等系列钎料合金。虽然含铅量超过85％的高熔点Sn-Pb钎料合金（如常用的90Pb-10Sn钎料熔点为300℃-310℃）由于还没有找到合适的替代品因而在RoHS指令中得到豁免，但随着生活水平的不断提高，以及人们对环境的保护意识越来越强，高熔点Sn-Pb钎料不可能永远在RoHS指令中得到豁免，电子封装工业中迫切需要研制新型高温无铅钎料来取代传统的高铅钎料。 Bi是一种无毒金属，且Bi的剪切模量(12GPa)和熔点(271℃)均与Pb-5Sn合金非常接近。Bi-2.6Ag共晶合金的熔点为262.5℃，硬度与Pb-5Sn相近，价格相比80Au-20Sn更要便宜得多，因而被认为是取代传统Sn-Pb钎料的高温无铅钎料的最佳候选钎料。本文在Bi-2.6Ag共晶钎料合金中添加微量元素Sb、Sn、Cu，首先研究了不同Sb含量对Bi-Ag系钎料合金的熔点、润湿性、剪切强度、电阻率、硬度等性能的影响，确定最佳Sb含量后，研究不同含量的Sn及Cu对BiAgSb系钎料合金的熔点、润湿性、剪切强度、显微组织以及与Cu基板焊接截面IMC层的影响。主要结论如下: 1)当Sb含量在0％-8％范围内变化时，BiAgSb系钎料合金随着Sb含量的增加，熔点从262.5℃增加到277.9℃;铺展面积从25.1 mm2下降到17.7mm2,润湿角从58°上升到70°;BiAgSb系钎料合金与Cu基板的剪切强度从23.5 MPa下降到15.8MPa;电阻率从1.22×10-6Ω·m上升到1.39×10-6Ω·m;维氏硬度从41.6上升到66.2。 2)确定Sb含量为5％的Bi-2.6Ag-5Sb-xSn合金，当Sn含量在0％-3％范围内变化时，钎料合金的熔点降幅较明显，从272.4℃下降到258.5℃;铺展面积从20.6 mm2增加到28.5 mm2,润湿角从65°下降到55°;BiAgSb系钎料合金与Cu基板的剪切强度从17.8MPa增加到25.7MPa。 3) BiAgSbSn系钎料合金由BiSb固溶体及Ag3Sn相组成，元素Sn的添加形成新相Ag3Sn颗粒沿着BiSb固溶体的晶界析出使粗大的脆性BiSb固溶体得到细化，钎料合金的显微结构明显出现了晶粒细化。钎焊过程中靠近Cu基底侧形成成分为Cu3Sn的相界面金属化合物，能有效地提高钎料合金的焊接可靠性。 4)确定Sb含量为5％的Bi-2.6Ag-5Sb-xCu合金，当Cu含量在0％-3％范围内变化时，BiAgSbCu系钎料合金金的熔点先减小后增加，均在270℃以上;铺展面积先增大后减小，润湿角先减小后增大，当Cu含量为2％时，铺展面积达到最大为27.4mm2,润湿角达到最小为55°;剪切强度先增加后降低，当Cu含量为2％时，剪切强度到达最大为24.56MPa。 5)当Cu含量为2％时，BiAgSbCu系钎料合金与Cu焊接试样的IMC厚度最小为42μm，适量的Cu-Sb化合物能够有效地提高了BiAgSbCu系钎料合金在Cu基板上的润湿性及焊接可靠性，而过多的高熔点化合物Cu-Sb反而使BiAgSbCu系钎料合金在Cu基板上的润湿性及焊接可靠性下降。