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出于保护环境和保护人类自身健康的要求,电子产品的无铅化已经是一个不可逆转的大趋势。而且随着高密度封装与组装技术的发展,Sn-Pb焊料必须被替代。目前Sn-Ag-Cu三元共晶焊料被认为是最有可能替代Sn-Pb的合金,但还存在熔点太高,润湿性不良,焊点可靠性不稳定等问题,因此有必要继续从理论和实践两方面对其进行添加新的合金元素,优化合金性能。接头的界面行为对焊点的可靠性影响很大,因此通过研究焊接过程和服役过程中接头界面的反应及界面的微观组织情况对无铅焊料进行考察是必不可少的一个步骤。此外,作为研究手段,相图计算对于优化无铅焊料合金成分,设计理想的焊接界面具有十分重要的意义。本文针对电子组装行业的发展要求,借助于Thermo-Calc热力学计算软件,结合相图计算的方法,初步设计出一种熔点更低的无铅焊料合金,并对其进行了基本的理论、实验研究和评价。对Sn-Ag-Cu三元合金系添加Bi元素后,新四元焊料合金的化学成分被初步计算为Sn-3.0Ag-0.5Cu-4.5Bi,从其具有相对较低的熔化温度(211～212°C)方面来看,它更适合于作为表面贴装应用中的Sn-37Pb的替代品,并且熔化温度区间也符合实际工艺要求。通过理论上采用Scheil模型模拟液态焊料的快速凝固过程和对合金组织的实验观察:Sn-3.0Ag-0.5Cu-4.5Bi组织组成物中,Ag3Sn大多数为纤维状和针状,少量片状或粒状的Cu6Sn5分布比较分散,在化合物较密集区Ag3Sn、Cu6Sn5多呈颗粒状分布;白色的块状析出相单质Bi相对细小且析出区域集中,在凝固组织中同时起到固溶强化和弥散强化的作用。与Sn-Ag-Cu共晶焊料相比,经合金化设计的焊料基体组织晶粒相对细小。分别采用手工电烙铁焊接和浸焊工艺,得到Sn-3.5Ag、Sn-3.8Ag-0.7Cu、Sn-3.0Ag-0.5Cu-4.5Bi三种焊料与Cu焊盘反应所形成的焊接接头。其界面处的金属间化合物均由Cu6Sn5、Cu3Sn构成。未经时效的接头只观察到了Cu6Sn5,经过125℃,100h的老化试验之后,在靠近Cu焊盘一侧又发