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最近数十年,随着世界发达国家在电子封装工业领域全面禁止有铅焊料的生产及使用,无铅焊料的研究得到了前所未有的发展。到目前为止,在众多的有铅焊料替代品中,Sn-Cu基无铅焊料因其优良的力学、电学性能和价格优势,被认为是最具潜力的有铅焊料替代品。然而,在无铅焊料焊接过程中,金属间化合物(IMCs)通常会在焊接界面形成。这些IMCs具有特殊的微观结构且表现出较强的脆性,而在服役过程中,电流的作用会使其更脆且极易失效断裂。因此,通过添加微量元素来改变合金焊料中IMCs的微观形貌及组织,从而提高其机械、电学性能显得尤为重要。本研究通过添加微量元素(La、Al和Zn等)来改变Sn-6.5Cu合金焊料中IMCs的微观形貌,并利用北京同步辐射光源(BSRF)和上海同步辐射光源(SSRF)等主要检测手段,原位实时地观察到在直流电场作用下,Sn-6.5Cu、Sn-6.5Cu-0.06La、Sn-6.5Cu-0.2Al和Sn-6.5Cu-0.5Zn四种合金在凝固过程中IMCs的动态生长过程。同步辐射实验成功地捕获了一系列丰富的IMCs的生长行为动态图像,同时扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)展示了IMCs的形貌,证实了IMCs为Cu6Sn5金属间化合物。同步辐射成像结果表明：(1) Sn-6.5Cu在凝固过程中,Cu6Sn5主要表现出Ⅰ形、Y形和鸟形等形状。在施加100 A/cm2的直流电场后,Cu6Sn5的平均尺寸减小且生长速度增加。(2)添加0.06%的稀土La, CueSns同样表现为Ⅰ形、Y形和鸟形等形状,且其微观组织得到了一定程度的细化,同时Y形Cu6Sn5的生长取向发生改变,即从30°,165。,165°变为60°,150°,150°。(3)添加0.2%的Al, Cu6Sn5主要表现出X形、Y形和鸟形等形状。同时,Al对Cu6Sn5的微观组织有一定的细化作用。当施加10 A/cm2的直流电场后,Cu6Sn5的生长速度和平均尺寸均有所增加,而施加100 A/cm2的直流电场后,二者均相对减小但仍高于未施加电场时的数据。(4)添加0.5%的Zn,Cu6Sn5主要表现出Ⅰ形和Y形貌,Cu6Sn5生长速度减慢且得到了细化。另外,施加直流电场后,Cu6Sn5有一定程度粗化且周围出现不规则带状附着物。本文原位、实时地观察了Sn-Cu基无铅焊料凝固过程中,金属间化合物Cu6Sn5的生长演变过程,定量地分析了微量La、Al和Zn元素对Cu6Sn5生长行为的影响并解释了其机理,为进一步完善无铅焊料焊接凝固过程Cu6Sn5的生长行为及形成机理提供了直接的实验数据,对提高电子封装材料焊接稳定性及可靠性具有重要的意义。