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随着电子产品向微型化、便携化和多功能化的方向不断发展,封装密度愈来愈高且工艺愈来愈复杂;电子封装过程中如使用熔点较高的钎料会导致工艺温度过高,从而更容易出现翘曲等问题。Sn–Bi低温钎料因熔点低、强度较高以及价格相对低廉在电子封装领域受到的关注越来越多,但Bi偏析引起的脆性大及延展性较低以及焊点在热循环或时效等服役过程中性能恶化等问题,阻碍了Sn–Bi钎料在对焊接可靠性要求高的电子封装行业中的应用。因此,研制出性能稳定并具有更高服役可靠性的Sn–Bi系低温无铅钎料具有重要的应用价值和意义。本论文首先研究了分别添加少量Ag、In和Sb单一合金元素对Sn58Bi钎料显微组织、物相组成、熔化特性、润湿行为和力学性能的影响规律及其作用机制;然后重点研究了不同Sb含量BGA结构Sn58Bi–xSb/Cu焊点时效前后的显微组织和剪切性能,并深入探讨了焊点界面冶金反应、IMC生长动力学和焊点断裂模式等问题;最后研究了同时在Sn–Bi合金中添加Ag、In和Sb三种元素后BGA结构Sn–Bi–X/Cu焊点的显微组织和剪切性能,并对其断裂模式和界面IMC的形成进行了分析。研究结果表明,单一合金元素添加对Sn58Bi–M（M=Ag、In、Sb）体钎料显微组织有不同程度的细化效果,且使钎料的延伸率有明显提高。Sn58Bi–0.5Ag、Sn58Bi–0.5In和Sn58Bi–1.5Sb合金的延伸率与Sn58Bi合金相比分别提高了44.6%、54.0%和37.2%。Ag对Sn58Bi合金的熔化温度和熔化区间影响较小。Sb能够提高Sn58Bi合金的熔化温度,而In却与之相反。除个别成分焊点外,Sn58Bi–xSb/Cu（焊球直径d=600μm）焊点的剪切强度总体上随着Sb含量的增加而增大。当Sb含量≤1.0%时,焊点主要断裂在钎料内并呈韧性断裂特征;当Sb含量>1.0%时,焊点多断裂在钎料和IMC处,具有韧-脆性混合断裂特征。随等温时效时间的延长,Sn58Bi–xSb/Cu（d=250μm）焊点的显微组织逐渐粗化且剪切强度逐渐减小,但其下降速率比Sn58Bi/Cu焊点的要低。Sb的添加对回流后焊点界面IMC的生长无明显作用,但能够减缓时效过程中界面IMC的生长,并且增加了Cu6Sn5的形核质点,减少了速率常数D和Cu-Sn IMC形成的驱动力。与Sn58Bi/Cu焊点的剪切强度相比,大部分Sn–Bi–X/Cu焊点的剪切强度略有升高。