鉴于铅对健康和环境安全的危害性,无铅钎料在现代电子产品的制造中正得到越来越广泛的应用,而Sn-Ag-Cu钎料则被实践证明是最能替代传统Sn-Pb钎料的无铅钎料。然而,由于世界经济的低迷对电子产业的影响,对于无铅钎料提出了更高的要求,共晶或近共晶的Sn-3.0~3.8Ag-Cu钎料已经无法满足电子行业“低成本、高品质”的要求。本文以低银的Sn-0.5Ag-0.7Cu钎料为研究对象,提出通过向钎料中添加合金元素Ga来优化合金性能,探究Ga对钎料组织与性能的影响规律,提高钎料的综合性能,以使Sn-0.5Ag-0.7Cu-Ga无铅钎料满足电子行业“低成本、高品质”制造的要求。试验结果表明:稀有元素Ga的添加可以显著细化Sn-0.5Ag-0.7Cu钎料的基体组织,使基体中的IMC颗粒变得细小且分布均匀。当Ga的含量达到0.5wt.%时,显微组织最为均匀,晶粒也达到了最高程度的细化,但过量的添加会在界面处析出黑色的富镓相;Ga的添加使钎料的熔点稍有降低,不会对现有钎焊设备造成太大影响。采用润湿平衡法和高温氧化增重法,分别对添加Ga元素对Sn-0.5Ag-0.7Cu钎料的润湿性能和抗氧化性能的影响规律进行了研究。结果表明:微量Ga的添加可以有效地改善钎料的润湿性能和抗氧化性能。作为表面活性元素,Ga会聚集在液态钎料的表面,大大地降低了液态钎料的表面张力,改善了钎料的流动性,从而提高了钎料的润湿性能。但是,当Ga的添加量超过0.5%之后,由于富镓相分布不均匀,会对钎料的润湿性造成不利影响;由于Ga元素不易氧化,从而也能显著地提高了钎料的抗氧化能力,245℃、60h的条件下,Sn-0.5Ag-0.7Cu-0.5Ga钎料的氧化增重仍然只有Sn-0.5Ag-0.7Cu钎料氧化增重的一半。对Sn-0.5Ag-0.7Cu-x Ga/Cu焊点组织分析发现,Ga的添加量≤0.5%时,Ga对焊点内部组织的影响主要表现在组织内部IMC颗粒的细化作用。焊点界面组织的Cu6Sn5化合物层变得光滑平坦,且厚度有所变薄,焊点的抗剪强度有较大的提高,Ga含量为0.5%时提高了17.9%。分析焊点在150℃的恒温时效过程发现,随着时效的进行,Sn-0.5Ag-0.7Cu和Sn-0.5Ag-0.7Cu-0.5Ga两种钎料的焊点界面层化合物厚度几乎呈线性增长,但含Ga钎料的界面层的增长速度较慢,由此可见,Ga元素的添加对钎料焊点界面化合物的生长起到了显著的抑制作用;此外,随着时效时间增加,焊点力学性能虽然有所下降,但经过720h时效后的Sn-0.5Ag-0.7Cu-0.5Ga焊点的抗剪强度仍高于Sn-0.5Ag-0.7Cu未时效时的抗剪强度。试验结果和理论分析表明,Ga的添加明显地抑制了时效过程中焊点界面化合物的生长速度,有利于焊点力学性能的保持,从而大大提高了Sn-0.5Ag-0.7Cu-0.5Ga焊点的可靠性。