随着世界工业发达国家在电子领域全面禁止有铅焊料的生产及使用的有关法律的实施,无铅焊料的研发得到蓬勃发展。迄今为止,在众多可能的无铅焊料中,Sn-Cu系无铅焊料由于具有优良的力学性能和价格优势,被认为是最有潜力的Sn-Pb含铅焊料的替代品。本文以研发一种新型的、高性能、低成本的无铅焊料合金为目标。在Sn-O.7Cu中添加Bi、Ce和Ni元素,以改善焊料合金的组织及性能,并通过成分优化获得性能优异新型锡铜基无铅焊料。通过对焊料合金组织和焊接界面组织观察、熔化特征测试、合金力学性能测试、润湿性测试、焊点剪切强度测试等,分析了Bi、Ce和Ni对焊料各项性能的影响,并对其影响机理进行深入分析。研究结果表明:元素Bi对焊料合金的熔点和润湿性有显著影响。Bi元素能够显著降低合金的熔点,改善合金的润湿性能;Bi元素可提高合金的强度,但塑性明显下降,随着Bi含量的增大,合金断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变;Bi含量达3%时,合金熔点降低至220℃。稀土元素Ce可以显著细化焊料合金的基体组织;有效抑制基体中的金属间化合物生成和粗化,更好的改善焊点的可靠性;添加不超过O.05%Ce时,焊料润湿性能变好,抗拉强度升高,但大于0.1%Ce的添加量反而降低润湿性能,抗拉强度亦开始下降。元素Ni可以显著改善焊料合金的润湿性能和塑性;对焊料合金的熔点影响不大;随着Ni含量的增加,抗拉强度和塑性得到提高,但达到0.1%时,抗拉强度出现下降趋势。本次试验获得无铅焊料合金最佳成分为Sn-0.7Cu-3Bi-0.05Ce-0.1Ni,具有相对较好的焊接性能和力学性能。与Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料的性能相比较,焊点的剪切强度和拉伸强度均好于Sn-3.0Ag-0.5Cu,润湿性能未见明显降低。