在电子封装领域,对印刷电路板表面用工程材料进行改性处理已经发展成为提高焊点机械性能的重要技术手段。在众多的表面改性材料中,钴、镍及其合金由于优良的机械性能、润湿性能、耐腐蚀性得到了广泛的研究和应用。在电子产品生产和服役的过程中,锡基钎料与基板或镀层发生化学反应生成界面金属间化合物。与此同时,某些钎料或基板中的合金化元素会扩散溶解到界面金属间化合物,导致掺杂相在焊点处形成。本文结合模拟和实验手段系统的研究了锡基钎料与钴或镍镀层间界面金属间化合物的晶体结构、力学、电学等方面的性能,同时还探究了合金化元素的添加对Sn-Co、Sn-Ni金属间化合物的影响。通过Sn、Sn-1Ni和Co界面反应制备了 CoSn2及(Co,Ni)Sn2金属间化合物。实验结果表明,钎料中的Ni元素在焊接和时效过程中扩散并溶解到了 CoSn2的晶体结构内,且Ni的溶解并没有改变母相的晶体结构。纳米压痕实验表明,Ni的添加导致CoSn2的杨氏模量和硬度有一定程度的下降,这和第一性原理结果相吻合。同时模拟结果还表明,Ni的添加可以使增强CoSn2晶体结构的稳定性。其中,(Co0.5,Ni0.5)Sn2在所有掺杂相具有最稳定的晶体结构。此外,母相和掺杂相都是力学各向异性材料,Ni的掺杂导致CoSn2的力学各向异性增强。通过对构建模型电子结构的分析,表明Co-Co共价键键能的损失是Ni元素降低CoSn2力学性能的根本原因。探究了不同浓度Ni的掺杂对α-CoSn3金属间化合物结构、力学方面的影响。模拟数据表明,在α-(Co1-x,Nix)Sn3(x=0,0.125,0.25,0.375)四种化合物中,其晶体结构的稳定性随Ni元素浓度的增加而增加。采用一种应力-应变的方法计算了所构建模型的相关力学性能参数,发现Ni元素的掺杂导致了其机械性能的下降,这种趋势和纳米压痕实验结果相一致。Ni元素的掺杂还导致母相的延展性和力学各向异性的增强。通过对比分析母相和掺杂相态密度的分布,发现Co-d电子轨道峰的损失导致了母相力学性能的降低。采用浸焊的方法制备了 Sn/Ni和Sn-0.2Cu/Ni焊接接头。时效处理后发现,Ni3Sn4和(Ni,Cu)3Sn4金属间化合物在焊点界面处生成。XRD和EDX实验结果表明,类似于Ni在Co-Sn化合物中的溶解,Cu元素仅仅取代了Ni3Sn4中Ni的亚晶格而形成了固溶体。通过纳米压痕试验测试了母相和掺杂相的杨氏模量和硬度,发现掺杂相的力学性能弱于母相。模拟数据表明随着Cu的掺杂,Ni3Sn4金属间化合物的结构稳定性和机械性能都有所下降。此外,Ni3Sn4和(Ni2.5,Cu0.5)Sn4都是力学各向异性材料,仅当Cu原子占据Ni的2a位置时,母相的各向异性被增强。电子结构计算表明,掺杂元素Cu引入后,Ni3Sn4金属间化合物的Sn-Ni键键能降低,且部分共价Ni-Ni键变为了键能较弱的Cu-Ni离子键,这共同导致了掺杂相的结构稳定性和力学性能皆弱于母相。