在电子封装及组装行业里,Sn-Pb焊料合金以其优越的综合性能而被大量使用。然而有毒的铅对人类健康和自然环境构成了非常大的威胁,随着人类环保意识的加强,世界上许多国家都陆续推出了各种禁止含铅焊料使用的法案。无铅焊料的研究与开发也成为一种不可阻挡的趋势。迄今为止,已研究出最具有潜力的无铅焊料合金体系分别是:Sn-Bi系、Sn-Zn系、Sn-Sb系、Sn-Ag系和Sn-In系。这几大类无铅焊料都各有其优缺点。Sn-Bi系合金具有抗拉强度高,润湿性好且蠕变抗力高等优点。但是由于Bi的溶解度大,使得Sn-Bi合金的延展性降低;Sn-Bi合金中的共晶组织为粗大的层片状,(Bi)相有较大的脆性,容易造成合金开裂,降低热导率从而使材料的性能降低。研究发现,在Sn-Bi合金中添加少量Cu可以抑制(Bi)相粗大化,增强耐热疲劳性能,提升合金的综合性能。因此,开发Cu-Sn-Bi无铅焊料合金是很有可能。而在材料研究中,相图是一种非常有效的指导工具,在材料的设计与开发中具有重要的参考价值。在本实验研究中,主要采用了热分析法与平衡合金法,通过使用扫描电子显微镜及能谱仪(SEM-EDS)、差示扫描量热仪(DSC)及X-射线衍射仪等设备观察与分析合金样品的组织、成分与结构,测定了Cu-Sn-Bi三元体系在250℃、450℃及700℃时的等温截面及其液相面投影图。在250℃等温截面上,Cu-Sn-Bi三元体系共有三个三相平衡区,分别为:ε-Cu3Sn+(Cu)+(Bi),ε-Cu3Sn+(Bi)+L,η-Cu6Sn5+ε-Cu3Sn+L,四个两相平衡区,分别为η-Cu6Sn5+L,ε-Cu3Sn+L,ε-Cu3Sn+(Bi)和(Cu)+(Bi)。在Cu-Sn-Bi三元系450℃等温截面中,发现了两个三相平衡区,分别是L+δ-Cu41Sn11+ε-Cu3Sn和(Cu)+δ-Cu41Sn11+L,三个两相区,其中两个已实验测定,分别为ε-Cu3Sn+L和(Cu)+L,第三个两相区δ-Cu41Sn11+L则可由相区接触法则推断出来。实验测定了700℃下Cu-Sn-Bi三元体系等温截面,研究发现,该截面有一个γ-bcc+L+(Cu)的三相区,L+(Cu)及L+γ-bcc两个两相区。在实验测定的Cu-Sn-Bi三元系液相面投影图中发现,该体系存在(Cu)相、η相、ε相和γ相四个初生相,在凝固过程中共存在两个三元的共晶反应;两个三元包晶反应。