铅和铅的化合物被美国环境保护协会列为17种对人类和环境危害最大的化学物质之一，世界主要国家先后通过立法限制或禁止含铅焊料在微电子封装器件中的使用。研究绿色无铅焊料以取代传统的锡铅焊料具有重大的、紧迫的现实意义。 有研究表明，在SnAgCu系列焊料中添加微量(0.1％wt)Ni、Co、Fe等高熔点金属能对焊料的熔化特性和基本力学性能起到改善的作用，但对焊料浸润性能及时温相关力学特性的影响未见报道。而且添加高熔点金属的尝试也仅限于SnAgCu系列焊料，近年来的研究热点SnAgBi和SnZn系列焊料在添加高熔点金属这一领域还研究较少。 在本文中将熔化特性、浸润性和基本力学性能(包括极限抗拉强度、O.2％非比例伸长应力、断后延伸率、杨氏模量四个参数)这三方面性能称为焊料的基本性能，它们基本上决定了新型无铅焊料能否应用于大规模生产以及在服役过程中的可靠性。除了基本性能之外，由于电子器件在工作期间往往会发热，并且焊料的熔点或者固相点普遍较低，环境温度的升高对焊料力学性能也有巨大的影响，因此有必要研究焊料在不同环境温度下的力学性能，即时温相关的力学特性。此外，焊料的宏观性质是由它们的微观结构决定的，所以本文研究了部分代表性焊料的显微组织，从微观角度对焊料宏观性质的差异做出了解释。本文最后通过拟和得到了针对Sn3Ag3BiO.5Cu0．1Ni的Anand粘塑性模型的全部9个参数，可用于预测各种复杂应力环境下焊料的行为。 本文首先通过比较添加微量高熔点金属Ni、Co、Fe前后SnAgCu系，SnAgBi系，SnZnAg系和SnZnBi系焊料的基本性能参数得出了不同高熔点金属对不同系列焊料基本性能参数的影响。同时，本文还分析了一个重要的拉伸试件制备条件——冷却速度对基本力学性能的影响。接下来本文进一步研究了了Bi和Ni两种元素对SnAgCu系列焊料微观结构、基本性能和时温相关力学特性的具体影响。最后还通过非线性拟和的方法得到了针对Sn3Ag3Bi0．5CuO．1Ni的Anand粘塑性模型的9个材料参数。 研究结果表明，添加微量高熔点金属Ni对SnAgCu、SnAgBi、SnZnAg、SnZnBi系焊料基本力学性能有比较明显的改进。Ni还能比较明显得提升SnAgBi系列焊料的浸润性。随着温度的升高，Bi对焊料固溶强化的作用会逐渐下降，但0.1％的Ni掺杂能够有效得抑制固溶强化作用的下降。采用非线性拟和的方法得到的Anand粘塑性模型可用于焊球的疲劳计算模拟及其它复杂应力过程的分析。